導入
タンパク質合成は、細胞が DNA に含まれる情報に従って細胞質内に存在する単離されたアミノ酸を組み合わせてタンパク質鎖を組み立てる行為です。それは少なくとも 2 つのステップ、つまり DNA のメッセンジャー RNA への転写とメッセンジャー RNA のタンパク質への翻訳で起こります。
真核生物には、核内で起こるプレメッセンジャーRNAの成熟という中間段階があります。プレメッセンジャー RNA は、5′ 末端に 7-メチルグアノシン三リン酸キャップが付加され、3′ 末端にポリ (A) テール (50 ～ 250 アデニン ヌクレオチド) が付加されます。続いて、プレメッセンジャー RNA は、そのイントロン (ポリペプチドをコードしていない遺伝子の部分) の切除と、そのエクソン (コード鎖) のスプライシングを受けます。プレメッセンジャー RNA は成熟し、メッセンジャー RNA と呼ばれます。転写は核で行われ、翻訳は小胞体で行われます。グリコシル化の最終ステップ（タンパク質へのオーシスの共有結合）は、ゴルジ装置で行われます。原核生物では、この 2 つのステップが細胞質内で起こり、転写がまだ完了していない間に翻訳が始まるという同時進行の場合もあります。この同時性により、重要な種類の翻訳規制が生じます。
最初のアプローチ: グローバルメカニズム
全体的な合成メカニズムのデモンストレーション (パルスチェイス)
生物学者がタンパク質の完成に至る一連のステップをどのようにして発見したのかを尋ねるのは当然です。主なテクニックはパルスチェイスであり、4 つの主要な段階で行われます。
細胞はこの新しい培地から定期的に採取されます。この経験を活用するための 2 つのテクニックがあります。 1つ目はオートラジオグラフィーです。 2 つ目は超遠心分離を使用し、結果の精度が向上します。固定してからミクロトームで切断することにより、細胞の切片が準備されます。得られた版の上に、銀の粒子を含む写真フィルムを置き、すべてを暗所で数週間放置します。細胞によって同化された放射性核の崩壊から生じる電子は、Ag +イオンを黒色の銀粒子に還元し、細胞の放射能の局在化の「写真」を与えます。したがって、さまざまな「狩猟」時間で薄切片を観察することによって、タンパク質合成中のタンパク質の細胞経路をたどることができます。しかし、薄い部分からの電子は、その発光ゾーンからかなり離れた場所でも写真乾板にマークを付けることができます (精度は 0.5 マイクロメートル程度)。したがって、例えば、細胞小器官内の放射能がその壁の内側にあるのか、それとも壁のすぐ外側にあるのかを知ることはできません。第 2 培地からの細胞の各サンプルは高速で遠心分離されます。したがって、加速度を上げながら数回連続して遠心分離を行うと、質量に従って分類されたさまざまな細胞画分が得られます。さまざまな細胞小器官（小胞体、ゴルジ装置、核）と遠心分離後の画分の間の対応関係がわかっています。したがって、各画分の放射能を測定すると、サンプリング時に標識アミノ酸がどの細胞小器官に位置していたのかを知ることができます。私たちは、各細胞コンパートメントの時間の関数として放射能分布曲線を推定します。これにより、タンパク質に新たに組み立てられたアミノ酸の経路を見つけることが可能になります。
窒素塩基の相補性
先に進む前に、DNA と RNA の窒素塩基の間に相補性があることを知っておくことが重要です。水素結合によるこの相補性により、核酸の複製、転写、翻訳が可能になります。
窒素塩基は 5 つあります。
A と G はプリン (2 サイクル)
T、C、U はピリミジン (1 つの環)
A と T は相補的です
GとCは相補的です
A と U は相補的です
転写と翻訳は、RNA を作成するときや tRNA に近づくときにこの相補性を利用します。