細胞の構造・機能とタンパク質代謝

細胞は、核、細胞質、そして細胞小器官が連携することで生命活動を営む。遺伝情報はDNAからRNAへ転写され、RNAの情報をもとにリボソームでタンパク質が合成される。合成されたタンパク質やプロテオグリカンは、細胞の機能や組織の構造を支える。本単元では、この過程の各段階と、その周辺に関わる分子や受容体の役割を整理する。

核小体とリボソームRNAの合成

リボソームRNAの主要な前駆体は、核小体において転写される。核小体は核の内部にある構造であり、リボソームの材料となるRNAの合成の場として位置づけられる。

ミトコンドリアは独自のDNAをもち、そこからミトコンドリア内のリボソームを構成するRNAが合成される。このため、リボソームRNAの合成部位は核小体だけに限られるわけではない。

小胞体にはリボソームが付着することがあるが、そこでリボソームRNAが合成されるわけではない。ゴルジ装置やリソソームも、それぞれタンパク質の修飾や輸送、細胞内物質の分解に関わり、リボソームRNAの合成部位ではない。

tRNAとアンチコドンによるアミノ酸の運搬

タンパク質の合成は、mRNAのコドンとtRNAのアンチコドンが対応することで進む。tRNAはアンチコドンでmRNAのコドンを認識し、対応するアミノ酸を結合して運ぶ分子である。

mRNAは鋳型となるコドンをもつが、アンチコドンをもってアミノ酸を運ぶ分子ではない。リボソームRNAはリボソームの構成や働きに関わるが、アミノ酸を運搬する役割は担わない。ATPはアミノ酸の活性化に関わるエネルギー源であり、アンチコドンをもつ分子ではない。

アミノ酸代謝と必須アミノ酸

成人の必須アミノ酸は9種であり、体内で十分に合成できないため食事から摂取する必要がある。バリンはこの必須アミノ酸に含まれる。

グリシン、チロシン、グルタミン酸、アスパラギン酸は体内で合成できるため、成人の標準的な必須アミノ酸には分類されない。必須かどうかは、体内での合成の可否によって判断する点が要点である。

細胞外基質とプロテオグリカン

線維芽細胞は結合組織の細胞外基質を産生する細胞であり、エラスチン、ヒアルロン酸、I型コラーゲンを合成する。メラニンやセロトニンは線維芽細胞の代表的な産物ではない。

歯肉の基底膜に存在するプロテオグリカンは、ヘパラン硫酸プロテオグリカンであるパールカンである。ラミニンは基底膜を構成する糖タンパク質であってプロテオグリカンではなく、アグリカンは主に軟骨基質に存在する。