セントラルドグマ

セントラルドグマ（Central Dogma）

セントラルドグマとは、分子生物学において、生命活動を司る遺伝情報がどのように伝達され、機能として現れるかを示した基本的な原則です。具体的には、遺伝情報はまずDNA（デオキシリボ核酸）に記録されており、その情報がmRNA（メッセンジャーRNA）という仲介役に写し取られ、さらにmRNAの設計図に基づいてタンパク質が合成される、という一方的な流れを指します。この概念は、1958年にフランシス・クリックによって提唱され、「中心教義」「中心命題」あるいは単に「中心ドグマ」とも呼ばれます。「セントラル」は中心、「ドグマ」は宗教的な教義や普遍的な信条を意味し、この原則が分子生物学における最も根幹的な考え方であることを示しています。この原理は、単純な細菌から複雑なヒトに至るまで、すべての生物種に共通する生命の基本ルールとして広く受け入れられています。

遺伝情報の発現プロセス

生物が持つ遺伝情報は、最終的に機能を持つタンパク質として形になります。この情報がDNAからタンパク質へと変換される一連のプロセスこそが、セントラルドグマの主要な部分です。主に真核生物を例に取ると、その流れは以下のようになります。

1. 転写（Transcription）
まず、細胞の核内に存在するDNA上の特定の遺伝子領域に記録された情報は、RNAポリメラーゼIIなどの酵素の働きによって、mRNAという一本鎖の分子にコピーされます。このDNAの塩基配列をRNAの塩基配列に写し取る過程を「転写」と呼びます。
2. 核外輸送
核内で合成されたmRNAは、DNAが保存されている核から出て、核膜にある小さな孔を通って細胞質へと移動します。
3. 翻訳（Translation）
細胞質へ移動したmRNAは、タンパク質を合成するための細胞小器官であるリボソームと結合します。リボソームの上で、mRNAの塩基配列が3つずつ組になった「コドン」という情報単位が読み取られます。これに対応する特定のアミノ酸を運搬するtRNA（トランスファーRNA）が結合し、運ばれてきたアミノ酸が次々とペプチド結合で繋ぎ合わされていきます。このmRNAの情報を元にアミノ酸を結合させてタンパク質（正確にはポリペプチド鎖）を組み立てる過程を「翻訳」と呼びます。こうして完成したタンパク質は、細胞内で様々な機能を果たします。

このように、遺伝情報は「DNA → mRNA → タンパク質」という流れで伝達され、その機能が発現します。

例外的な情報伝達

セントラルドグマは遺伝情報の主要な流れを示しますが、例外的なケースも存在します。最もよく知られているのは、一部のウイルスに見られる「逆転写」です。例えば、エイズウイルスなどに代表されるレトロウイルスは、遺伝情報としてRNAを持っています。これらのウイルスが宿主細胞に感染すると、自身が持つ逆転写酵素という特別な酵素を使って、ウイルスのRNA情報を元にDNAを合成します。このRNAからDNAへの情報伝達は、セントラルドグマが示すDNAからRNAへの方向とは逆のものです。その後、この合成されたウイルス由来のDNAが宿主細胞のゲノムに組み込まれ、宿主細胞の機構を利用して、セントラルドグマに従ったDNA→RNA→タンパク質という流れで新たなウイルス粒子が作られます。

遺伝情報の複製

生物の持つすべての遺伝情報は、ゲノムDNAという形で保存されています。細胞が増殖し、新しい細胞を生み出すためには、分裂する前に元の細胞と同じ遺伝情報のセットを完全にコピーする必要があります。この作業は「DNA複製」と呼ばれ、正確に行われることで親細胞と同じ遺伝情報を持つ娘細胞が生まれます。また、親から子へ遺伝情報が受け継がれる際にもDNA複製は不可欠です。特に有性生殖を行う生物では、生殖細胞を作る際に減数分裂という特殊な細胞分裂を経て、親からそれぞれ遺伝情報の半分ずつを受け継いだ生殖細胞（精子や卵子など）が作られ、これらが受精することで両親の遺伝情報が組み合わさった子が誕生します。

DNA複製は非常に高い精度で行われますが、ごくまれにコピーミス（合成ミス）が発生することがあります。さらに、紫外線や放射線、特定の化学物質といった環境要因によってDNAが損傷を受け、その修復が正確に行われなかった場合に、本来の塩基配列とは異なる配列に変化してしまうことがあります。このような遺伝情報の変化を「突然変異」と呼びます。突然変異は、生物の多様性を生み出す要因の一つともなります。

セントラルドグマは、生命がどのように自らの設計図（DNA）を基に機能（タンパク質）を実現し、その情報を次世代に伝えるかという、生命の最も基本的な仕組みを理解するための中心的な概念です。その後の研究により、RNAが触媒機能を持っていたり（リボザイム）、ノンコーディングRNAが多様な調節機能を持っていたりと、RNAの役割に関する新たな知見も得られていますが、遺伝情報がDNAに保存され、タンパク質として機能を発現するというセントラルドグマの根幹的な原則は、現代分子生物学においても揺るぎない基盤となっています。

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