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オファーについて
(=アスク:ask)。銀行など、レート(プライス)を提示する側の売値のこと。提示された側はそのレートで買うことになる。(⇔ビッド: bid)。
オンラインゲームへのキャップ構造の付加やスプライシング、3'末端の切断、ポリA鎖の付加といった作用を受けてmRNAとなる。mRNAは転写の場である核から核膜孔を通過し細胞質へ運ばれる。
細胞質では、キャップ構造を認識する蛋白質や翻訳開始因子との作用によりリボソームがmRNAに結合する。リボソーム上では、コドンに対応したアンチコドンを持ったアミノアシルtRNAがAサイトに結合することで塩基配列からアミノ酸配列への遺伝情報の翻訳が行われる。Pサイトに結合しているペプチジルtRNAから、アミノ酸が連なったポリペブチドがAサイトのtRNAに付加され、これがPサイトに移動することが繰り返される。
ネットキャッシングされたアミノ酸配列はその一次構造に依存した立体構造をもつ蛋白質へと折り畳まれる。蛋白質の機能はその立体構造によって規定されており、正常な構造をもつ蛋白質がさらに糖鎖の付加やリン酸化といった翻訳後の修飾をうけて最終的な遺伝子産物となることもある。
真核生物の遺伝子発現も基本的には、真正細菌と同じステップを経るが、いくつか異なる点がある。ただし、基本は同じなので、相違点を述べる程度にとどめる。
RNAポリメラーゼの種類が多い(I, II, IIIが存在し、遺伝子認識機構と転写遺伝子がそれぞれ異なる)。
転写開始にはTATAボックスというチミン、アデニンリッチな配列が使用される。
転写終結システムは不明で、遺伝子の2000塩基対下流まで転写が進行することもある。
大腸菌のゲノムDNAから転写が行なわれているmRNAは、伸長中に5'側の塩基がリボソームで翻訳されていっている。真正細菌のmRNAは一切修飾を受け無いために、リボソームから合成されたポリペプチドはゲノムDNAの遺伝子の配列そのままのアミノ酸配列を持っている。
仕事とリボソームの共役した反応こそが、真正細菌における遺伝子発現の実際といってよい。なお、教科書などに掲載されている、遺伝暗号表は大腸菌を基準としたものであり(正確には、大腸菌の無細胞発現系を用いている)、他の生物や異なる遺伝子では、コドンとアミノ酸の対応が異なっていることもある。例えば、一般にAGAはアルギニンのコドンだが、脊椎動物のミトコンドリアでは終止コドンとなっている。
in vitro virusとはPhage Display(ファージ・ディスプレイ)の無細胞版である。無細胞翻訳系を用いることで、大きな多様性、システムのフレキシビリティ、迅速な処理、などの大きなメリットを持つ。
1982年 伏見譲、最初のタンパク進化観測機械、セルスタットを開発する。
1985年 Smith,GPらがファージ・ディスプレイ法を開発する。
1993年 伏見譲ら、in vitro virusの概念を発表する。
1997年 米国ハーバード大学のRoberts,RWとSzostak,JWが抗生物質であるピューロマイシン(Puromycin)の特殊な活性を利用したモデル系の成功を発表する[1]。世界初のin vitro virusである。一方、伏見らのグループも独立してPuromycinを用いたほぼ同様のコンセプトの系を3ヶ月早く論文発表している[2]。
2001年 Szostak,JWのグループが大幅な実用化改良を施したmRNA display(IVV)で、実際のセレクションに成功し、Nature誌に発表する[3]。この実験で一躍mRNA display(IVV)は実用的タンパク質工学、創薬ツールとして、世間の注目を浴びる。
in vitro virusのコンセプトはファージを極限まで単純化した場合どうなるのか、という命題に帰着する。この命題の解は、一分子のタンパク質(表現型)とそれをコードする一分子の核酸(遺伝子型)を結合させるというものである。 そして、無細胞翻訳系を用いて、遺伝子型であるmRNAを翻訳させ、そのタンパクを自らをコードする核酸と結合させるという方法である。 伏見は、これを試験管を宿主とするウイルスと見做し、in vitro virusと命名した。これは単にツールとしてではなく進化の試験管内再現、人工生命へのアプローチでもある。 開発当初は核酸と新生タンパクの対応付けるさまざまな結合方法が考案され、試された。結果的にはPuromycinを使う系が一人勝ちの様相を呈している。
履歴書に発表された当時のIVVは完成度が決して高いものではなかった。そこで日米共に関連技術の開発が行われた。 米国ではSzostak,JWのグループが、日本では伏見のグループとその人脈の流出により派生したジェンコム社、慶應義塾大学の3グループが開発を行った。
2000年 Roberts,RWらは、スペーサ長の最適化、ライゲーション法の改良、ポストトランスレーショナルインキュベーションの三点の改良で、mRNA displayが実用段階に入ったことを発表する。また、Szostak,JWらはセレクションに用いるイニシャルライブラリ作法を発表する。実用化に秒読みに入る。そして翌年、Nature誌で実用段階の成功を発表する[3]。
一方日本では、もっぱら伏見グループが独自に米国グループより遅れるもののより優れた一群のシステムを開発した。
2001年 in vitro DNA virus(cDNA display)と命名する新世代の技術を開発する。これは単に工学、創薬ツールだけではなく、人工生命へのアプローチを考えたものであった。
2002年 mRNAにPurpmycinスペーサを結合させる方法を画期的に改良し発表する。
2003年 無細胞系のチョイスや蛍光の使い方なと総合的な改良を施したIVVの総説を発表する。
2004年 MLSDS法と命名する画期的初期ライブラリの構築法を開発する。これはコンビナトリアルケミストリーを核酸合成に応用したものである。
IVVを基幹技術とするバイオベンチャーが日米両開発グループと密接に関連して立ち上げられた。日本では、主に三菱化学が出資(後期には100%子会社)したジェンコム社、米国ではPhylos社が大々的に立ち上げられ、多くの課題と結果を残すことができた。現在は他のベンチャー企業にその業務を移管し現在は解散している。
、mRNAの情報に基づいて、タンパク質を合成する反応である。本来は細胞内での反応を指すが、細胞によらずに同様の反応を引き起こす系(無細胞翻訳系)も開発されている。
翻訳は細胞が最も多くエネルギーを使うことの一つである。盛んに増殖する細胞内では、細胞内の全エネルギーの80%と、乾燥重量で50%にのぼる物質がタンパク質合成に関与している。1タンパク質合成のためには、100を超えるタンパク質とmRNAが調和して働くことが必要である。
生物の遺伝子がもっている情報は、DNAの塩基配列の形で細胞内に保持されているが、その情報の一部は生体内で合成されるべき蛋白質のアミノ酸配列を規定したものである。DNAのもつ情報は転写と呼ばれる過程によってまずmRNAの形に変換される。そして、mRNAのもつ塩基配列情報に則して、リボソーム内でアミノ酸が重合しポリペプチド鎖が生合成される。このポリペプチド(タンパク質)の合成過程が翻訳と呼ばれる。
mRNA:先にも述べたとおり、これにはDNAから転写した翻訳に必要な情報があり、3ヌクレオチド単位(コドンと呼ぶ)で一つのアミノ酸を指定する。
tRNA:mRNAのコドンと、ポリペプチドに付加されるアミノ酸とをつなぐアダプターとなる分子。アミノアシルtRNAはtRNAの3'末端にアミノ酸が結合したもの。
アミノアシルtRNA合成酵素:アミノ酸と、各アミノ酸に対応する特異的tRNAを結合させる。
リボソーム:タンパク質の合成はリボソームの表面で行われる。mRNAのコドンに対応するtRNAを引きよせ、アミノ酸を伸長中のポリペプチド鎖に結合させる。リボソームは2つのサブユニットからなる。内部には
A部位:アミノアシルtRNAの結合
P部位:ペプチド結合の形成とtRNAの離脱
E部位:ポリペプチド鎖から解放されたtRNAの結合
という3つのtRNA結合部位が存在し、リボソームがmRNA上を5'→3'方向に動いてアミノアシルtRNAがA部位→P部位と入れ替わる反応の際に、ポリペプチド鎖が伸長されていく。
翻訳に関する機構も転写と同様、大腸菌が基本的なフォーマットになっている。真核生物や古細菌における翻訳も基本は同じだが細部が異なる。翻訳には以下の3ステップが存在する。