真核生物の翻訳

真核生物の翻訳

真核生物の翻訳とは、メッセンジャーRNA（mRNA）が持つ遺伝情報に基づき、細胞内で機能的なタンパク質を合成する生命の根幹をなすプロセスです。「開始」「伸長」「終結」の三段階を経て、多数の翻訳因子群によって精密に制御されます。

開始段階

翻訳開始は、mRNA上でタンパク質合成開始点を定めるステップです。主に二つの機構があります。

キャップ依存的な開始

大半のmRNAの5'末端にある「5'キャップ」構造が起点です。翻訳開始因子（eIFs）群が関与し、特にeIF4F複合体（eIF4E, eIF4A, eIF4Gなどを含む）がキャップに結合し、40Sリボソーム小サブユニットをmRNAにリクルートします。40Sサブユニットは開始因子や開始tRNA（Met-tRNAiMet）と共に43S開始前複合体を形成し、mRNA上をスキャニングして開始コドン（AUG）を探します。見つけると停止し、開始tRNAがP部位に配置されます。その後、60Sリボソーム大サブユニットが結合し、80Sリボソームが形成され伸長へ進みます。mRNAの環状化も翻訳効率を高めます。この過程はeIFsのリン酸化などで調節され、個々のmRNAの非翻訳領域の配列も影響します。

キャップ非依存的な開始

一部のmRNAは、5'キャップに依存せず、内部のIRES（internal ribosome entry site）配列から翻訳を開始します。リボソームはIRESに直接、または補助因子の助けで結合するため、スキャニングを回避します。これは、細胞がストレス下など、通常の翻訳が抑制される状況で特定のタンパク質合成維持に役立ちます。

伸長段階

伸長段階では、リボソームがmRNA上を移動し、各コドンに対応するアミノ酸をペプチド鎖に順次繋ぎ加えます。翻訳伸長因子（eEFs）が進行を助けます。開始tRNA結合後、リボソームのA部位に次のアミノアシルtRNAが運ばれ、ペプチド結合が形成されます。続いて、リボソームがmRNA上を1コドン分移動（トランスロケーション）し、次のtRNAを受け入れる準備をします。このサイクルが終止コドンまで続きます。真核生物では転写（核）と翻訳（細胞質）が分離しており、mRNAは細胞質へ輸送前にキャップ付加、ポリアデニル化、スプライシングなどの成熟プロセスが必要です。伸長中の「リボソーム休止」は、mRNA分解やタンパク質折りたたみの補助、フレームシフトの原因となる可能性があります。

終結段階

翻訳は、mRNA上の終止コドン（UAA, UAG, UGA）が出現すると終了します。翻訳終結因子（eRFs）が関与し、eRF1がこれら全ての終止コドンを認識し、完成したポリペプチド鎖を放出します。eRF3がこのプロセスを補助します。翻訳終了後、リボソームサブユニットは解離し再利用されます。一部の遺伝子では、終止コドン周辺の配列により、翻訳が完全に止まらず読み過ごす（リーキー読み漏らし）ことがあり、本来より長いタンパク質アイソフォームが生成される場合があります。機能を持つ場合、「機能的翻訳読み過ごし」と呼ばれます。真核生物の翻訳は、これらの段階と多様な調節により、必要なタンパク質を正確かつ効率的に生産する、生命維持に不可欠なプロセスです。

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