先々週 (5/14) 提出の名無しレポート

さらにその前 5/7

細胞内オルガネラ　 Organelles

核・ミトコンドリア・葉緑体 F-ATPase

小胞体 (ER: endoplasmic reticulum) Golgi 体・リソソーム・

液胞 V-ATPase

ミクロボディ

主に膜で囲まれた構造を言うどれくらい名前を知っているか

な？

動物細胞

プリント①

ER は核膜とも連続している

EMBO J 21: 1248-1254, 2002

核膜は小胞体 (ER) と連続してい

る外側は rough

ER 相当Nuclear Lamina: 中間径繊維 Lamin からなる裏打ち構造

核膜孔

電顕写真

脳下垂体のホルモン分泌細胞なので、分泌系の膜系が多い。黒いのはホルモンの集合体。

たくさんのオルガネラ・膜系があるが、どれが欠けても生きら

れないそれらの成分タンパク質はどの

ように作られるのか？

転写から翻訳

DNA DNA 複製　 Replication 転写 Transcription

RNARNA翻訳 Translation

蛋白質蛋白質

遺伝情報発現のCentral Dogma

複製・転写の材料兼エネルギー源

• デオキシリボヌクレオチドdATP, dGTP, dTTP, dCTP• リボヌクレオチドATP, GTP, UTP, CTP

DNA の高次構造－ヌクレオソーム、クロマチン線維・染色体－を作る・壊すには大量の ATP が必要！ 2-3 ATP ／塩基対

転写　 Transcription＝ mRNA 合成　核で

Fig6-02

Molecular Biology of the Cell (MBC)

Fig6-07

鋳型鎖に相補的

Fig6-08

Fig6-50

３つの塩基が一つのアミノ酸を指定する－コドン Codon ＝遺伝暗号の実体64 通り

翻訳するのがRibosome と tRNA

理科ネット : http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0410/contents/s1/sec1-03-02.html

Fig6-52

tRNA の構造

1 種で複数のコドンに対応

33 種ほどの tRNA で対応している(33 以上 45 種くらい？ )

アミノ酸の活性化

アミノ酸 ＋ ATP ＋ tRNA

　　　→ 　アミノアシル tRNA ＋ AMP ＋ ピロリン

酸

AMP を ATP に戻すのに ATP2 つ分のエネルギーの投入が必要

AMP+ATP→2ADP

Fig6-58

ATP 2 分子相当を使って活性化

リボソーム大サブユニット

どちらがRNA?

Ribosome is a

ribozyme!

Ribosome.mov

Fig6-61

Fig6-64

リボソームには基質 tRNAの結合サイトが 3 つ以上ある

Fig6-64

核から出てきたmRNA はリボソームと結合してタンパク質合成を開始する

コドン (mRNA) とアンチコドン (tRNA) の対応関係

リボソームの働きのアニメーション

http://web-mcb.agr.ehime-u.ac.jp/bunnshi/protein.htm

愛媛大学

詳しい動作

Ribosome.mov

ATP の代わりに GTP を使うタンパク質がコドンとアンチコドンの対応を確認し押し

込むEF-Tu, Ef-G

コドン－アンチコドンの対応関係を確かめる

ペップチド結合を延ばしていく

A-site への入り口

P-site への入り口

合成開始時

どちらの場合も AA-tRNA を押し込むタンパク質（モーター）があり、 GTP で駆動される！

Science 30 October 2009:

Vol. 326 no. 5953 pp. 677-678

Science 30 October 2009: Vol. 326 no. 5953 pp. 677-678

Fig6-67Fig6-66

ATP は沢山必要

• アミノ酸の活性化＝アミノアシル t-RNAの合成に 2ATP

リボソーム上での• タンパク質合成開始に 1GTP(ribosome 大小サブ

ユニットの結合 )

• ペプチド鎖延長に 2GTP ／ AA （アミノアシルt-RNA の結合と mRNA の横移動）

• 終止に 1GTP （ mRNA と ribosome の解離）

合計　～ 4 ATP 相当／ AA

かなり飛ばして！！

mRNA processingmRNA+ タンパク質＝ hnRNP (heteronuclear ribonucleoprotein)

Capping enzyme,

Methyl-transferase

Alternative splicing一つの遺伝子から多数のタンパク

質！！

スプライシング異常による病気もある。

mRNA のプロセシング（完成するまでの工程）

• 5’-capping キャッピング• Splicing スプライシング ( イントロンを切り出す )

• 3’-Polyadenylation ポリアデニル化

すべて、 mRNA であることの印マーカーとして働く。それぞれに特異的に結合するタンパク質がある。

MBC より

細胞質側　　　　　　　　　　　核側　バスケット様構造

核膜には特殊な構造の孔が開いている！

核膜孔 3000 ～ 4000個／細胞核 50 種のタンパクから成る 125 MDa の複合

体

CellMovies\npcmovie2.movリボソーム（ 2.7-4.6 MDa ）よりもでかい

分子量 20 kDa 以下のタンパク質・ヌクレオチド等は自由に通過する

Small molecules (5000 daltons or less) diffuse in so fast that the nuclear envelope can be considered to be freely permeable to them. A protein of 17,000 daltons takes 2 minutes to equilibrate between the cytosol and the nucleus, whereas proteins larger than 60,000 daltons are hardly able to enter the nucleus at all

核膜孔輸送 プリント②

リボソーム自体も核内（仁 Nucleolus ）で作られ、核膜孔を押し広げて

出てくる

8, 761-773 (October 2007)この場合は、 NMD3/Ran-GTPase などを足場に、 Crm1リセプターが働く。外へ出たら GTP加水分解で、すべてばらばらに！

ヌードルをかき分けて！

8, 761-773 (October 2007)

11, 490-501 (July 2010)

実際に観察される核膜孔を通過中の金粒子

（核移行シグナルを持つペプチドをまぶしてある）

これは入る方

ユスリカ幼虫の唾腺染色体

Chironomus tentans 幼虫の唾腺polytene chromosome* の puff に含まれる Balbiani ring 遺伝子* 4個の染色体のみが 12-13回複製したものが平行に並んでいるので常に染色体として見える

BR1, BR2遺伝子産物は幼虫の巣を作るタンパ

ク

転写の様子ショ糖密度勾配遠心法で単離した 4番染色体

細胞内での状態　タンパク質と結合して大きな構造を作

る

それを mRNP (ribonucleoprotein)

と呼ぶ

mRNP が核膜孔を通過する　細胞質では、すぐにRibosome がついて翻訳開始

別の論文から

ある成分は輸送に伴い外れる

（免疫電顕法）

mRNA の一生

化学と生物 46: 90-99， 2008.

転写とプロセシングは一緒に起きる

mRNA の核外輸送因子

転写プロセシング段階からすでに結合を始める

アダプターとして働く多数の因子

＋

最後のリセプター

8, 761-773 (October 2007)

ここで初めて ATP/GTP が必要

核膜孔 3000 ～ 4000 50 種のタンパクから成る 125 MDa の複合

体

CellMovies\npcmovie2.mov

Simian virus SV40 の核移行シグナルを pyruvate kinase に移植

Nuclear localization signal (NLS)-PPKKKRKV-

左は普通の PK, 右は SV40 のNLS付加

シグナル部分のアミノ酸をひとつ変えるだけで無効

核膜孔輸送（ digitonin処理細胞）には ATP と細胞質成分が必要この系で核膜孔輸送に必要な成分を同定可能

NLS を認識結合するレセプタがある

Importin ＋アダプタ importin

Ran (GTPase) は細胞質では GDP結合型、核内では GTP 結合型

GAP: GTPase activating protein, GEF: GTP-GDP exchange factor の局在による

Ran-GTP （核内）は、輸送されてきた複合体を解離させる（左）。また、 Ran-GTP は核外輸送複合体に同伴して、細胞質でRan-GDP になり、輸送複合体から離れ、輸送されてきた複合体を解離させる