遺伝情報は細胞分裂の際、ひとつの細胞から娘細胞に受け継がれ、細胞がどんなたんぱく質や酵素をつくるかを伝えなければなりません。
昨今生体情報高分子の研究は、急速に進展しました。DNAが遺伝子の本体であり、WatsonとCrickのDNA構造モデルと分子生物学セントラルドグマの確立、生体外でのDNA操作と組換え技術、合成遺伝子の生物系での発現技術など、考え方や技術の進歩が研究の進展を支えています。
分子生物学初期の研究は、セントラルドグマ（中心命題）、すなわち生体情報をDNA→RNA→たんぱく質へと受け渡す方法に関することでした。親DNAの2本鎖のおのおのに対し、相補的ヌクレオチドをつくり親DNAの塩基配列を写しとることが複製です転写は、DNAの情報を、相補塩基配列をもつRNA鎖に写しとることです。翻訳は、DNAからRNA（mRNA）に転写した情報に従って、特異的にアミノ酸をつなぎ、たんぱく質を合成する過程です。
1953年にWatsonとCrickが発表したDNAの2重らせんモデルは、互いに逆向きの相補的DNA鎖が、塩基対間の水素結合で結ばれています。これでDNA複製の際、半保存型複製で、完全なゲノムを娘細胞に伝える機構が可能となります。半保存型複製とは、鋳型となったDNAのおのおのの鎖が娘DNA2本鎖の一方の鎖になるような複製機構をいいます。
1973年以降、情報高分子の研究で蓄積した知識や技術で遺伝子工学が発展しました。普通細菌はDNAの特定部位に特異的に働く制限酵素（エンドヌクレアーゼ）とメチラーゼを持っています。制限修飾系の酵素は宿主細胞DNAを保護する機構です。宿主DNAの一定配列の塩基をすべてメチル化して、自分の制限酵素で切れないようにしておきます。侵入DNAはメチル化されていないのでそこで切れます。制限酵素を使い2種のゲノム（DNA）から特定の同じ切り口をもつ別々なDNA断片をつくり、試験管内でつなげば組換えDNAができます。
遺伝子の本体
生体系の性質は、構造と代謝経路だけではありません。生体活動、すなわち自己複製、発生、適応、たんぱく質合成など生体物質の合成には、同一個体内や他個体間での遺伝情報の伝達が必要です。
遺伝情報は細胞分裂の際、ひとつの細胞から娘細胞に受け継がれ、細胞がどんなたんぱく質や酵素をつくるかを伝えなければなりません。
昨今生体情報高分子の研究は、急速に進展しました。DNAが遺伝子の本体であり、WatsonとCrickのDNA構造モデルと分子生物学セントラルドグマの確立、生体外でのDNA操作と組換え技術、合成遺伝子の生物系での発現技術など、考え方や技術の進歩が研究の進展を支えています。
1944年にAveryは、周辺のぎざぎざしたコロニーをつくるR型肺炎双球菌に、滑らかなコロニーをつくるS型肺炎双球菌の精製DNAを与えるとS型菌に変わることを発見しました。この形質転換実験でS型表現型を与える情報が、DNAに含まれることがわかります。1952年にHersheyとChaseはファージ（細菌に感染するウイルス）のDNAとたんぱく質を別々に放射性同位体でラベルし、感染の際にファージDNAだけが細菌に注入され、たんぱく質は全く入らないことを実験的に証明し、DNAが遺伝子そのものであることを確証しました。
遺伝情報の伝達経路
完全な遺伝情報をもつDNAは、どのように複製され、娘細胞に受け継がれるのでしょうか。また、DNAの情報がたんぱく質合成に用いられる仕組みは何でしょうか。DNAのたった4種のデオキシリボヌクレオチド配列で、たんぱく質の20種のアミノ酸配列をどのように指定するのでしょうか。
分子生物学初期の研究は、セントラルドグマ（中心命題）、すなわち生体情報をDNA→RNA→たんぱく質へと受け渡す方法に関することでした。
親DNAの2本鎖のおのおのに対し、相補的ヌクレオチドをつくり親DNAの塩基配列を写しとることが複製です。複製に誤りがなければ、親DNAとまったく同じ2個の娘DNA2本鎖ができます。
転写は、DNAの情報を、相補塩基配列をもつRNA鎖に写しとることです。
翻訳は、DNAからRNA（mRNA）に転写した情報に従って、特異的にアミノ酸をつなぎ、たんぱく質を合成する過程です。
レトロウイルスは、遺伝情報としてRNAを持ち、感染すると逆転写酵素の作用で、ウイルスRNAからDNAに情報を転写します。情報の流れは、正常細胞の情報伝達と逆です。こうしてできたレトロウイルスDNAは宿主細胞ゲノムに組み込まれた後、再びレトロウイルスRNAに転写されます。
1本鎖RNAウイルスと2本鎖RNAウイルスでは、DNAの関与なしにRNAからRNAを複製します。この場合、親RNA鎖の1本に相補的なRNAを合成してウイルスを複製します。1本鎖DNAウイルスの場合、1本鎖DNAからつくられた2本鎖DNAが鋳型となって、再び1本鎖DNAとmRNAがつくられ、これをもとに宿主細胞がウイルスのたんぱく質を合成します。DNAを遺伝子とするウイルスには、DNAをRNAに転写した後、そのRNAを鋳型に逆転写酵素でDNAを合成するものもあります。
1953年にWatsonとCrickが発表したDNAの2重らせんモデルは、互いに逆向きの相補的DNA鎖が、塩基対間の水素結合で結ばれています。これでDNA複製の際、半保存型複製で、完全なゲノムを娘細胞に伝える機構が可能となります。半保存型複製とは、鋳型となったDNAのおのおのの鎖が娘DNA2本鎖の一方の鎖になるような複製機構をいいます。たんぱく質の合成のための情報は、2本鎖DNAの一方から1本のメッセンジャーRNA（mRNA）に転写されます。こうしてDNA鎖に載っている情報は、mRNAにコピーされ、これをもとにたんぱく質の合成が進みます。
次は、mRNAの情報をたんぱく質のアミノ酸配列に読み替えます。細胞は、トランスファーRNA（tRNA）という分子を持ちます。tRNAは、アミノ酸と共有結合してアミノアシルtRNAをつくり、mRNAと相補塩基対を形成してmRNAの4塩基よりなる3文字暗号を20種のアミノ酸に翻訳します。そのときアミノアシルtRNAがmRNA上の正しい位置に置かれ、そのアミノアシルtRNAからアミノ酸が移ってペプチド結合をつくります。こうして、DNA鎖に1列に配列された情報が、たんぱく質のアミノ酸配列に翻訳されます。このようにヌクレオチドの3塩基配列（トリプレットコード）は解読され、たんぱく質合成の複雑な仕組みも明らかにされています。
こうして遺伝子発現の大筋は解明されていますが、わからないことも多く残されています。遺伝子発現の調整機構は中でも重要です。あらゆる遺伝子が常に等しく発現されるわけではありません。細胞の分化に伴い、ある特定のたんぱく質だけが多量につくられたり、ある特定の細胞では多くの遺伝子が全く発現されなかったりします。正常細胞の発育、細胞分化、ホルモンによる遺伝子制御などを解明するため、遺伝子発現の制御機構は現在もなお活発に研究されています。
遺伝子工学
1973年以降、情報高分子の研究で蓄積した知識や技術で遺伝子工学が発展しました。自然界に存在しない組換えDNAが試験管内でつくれるようになったのは、ファージに感染した細菌の制限修飾系酵素研究の賜物です。普通細菌はDNAの特定部位に特異的に働く制限酵素（エンドヌクレアーゼ）とメチラーゼを持っています。制限修飾系の酵素は宿主細胞DNAを保護する機構です。宿主DNAの一定配列の塩基をすべてメチル化して、自分の制限酵素で切れないようにしておきます。侵入DNAはメチル化されていないのでそこで切れます。
制限酵素を使い2種のゲノム（DNA）から特定の同じ切り口をもつ別々なDNA断片をつくり、試験管内でつなげば組換えDNAができます。
まとめ
遺伝情報は細胞分裂の際、ひとつの細胞から娘細胞に受け継がれ、細胞がどんなたんぱく質や酵素をつくるかを伝えなければなりません。
昨今生体情報高分子の研究は、急速に進展しました。DNAが遺伝子の本体であり、WatsonとCrickのDNA構造モデルと分子生物学セントラルドグマの確立、生体外でのDNA操作と組換え技術、合成遺伝子の生物系での発現技術など、考え方や技術の進歩が研究の進展を支えています。
分子生物学初期の研究は、セントラルドグマ（中心命題）、すなわち生体情報をDNA→RNA→たんぱく質へと受け渡す方法に関することでした。親DNAの2本鎖のおのおのに対し、相補的ヌクレオチドをつくり親DNAの塩基配列を写しとることが複製です転写は、DNAの情報を、相補塩基配列をもつRNA鎖に写しとることです。翻訳は、DNAからRNA（mRNA）に転写した情報に従って、特異的にアミノ酸をつなぎ、たんぱく質を合成する過程です。
1953年にWatsonとCrickが発表したDNAの2重らせんモデルは、互いに逆向きの相補的DNA鎖が、塩基対間の水素結合で結ばれています。これでDNA複製の際、半保存型複製で、完全なゲノムを娘細胞に伝える機構が可能となります。半保存型複製とは、鋳型となったDNAのおのおのの鎖が娘DNA2本鎖の一方の鎖になるような複製機構をいいます。
1973年以降、情報高分子の研究で蓄積した知識や技術で遺伝子工学が発展しました。普通細菌はDNAの特定部位に特異的に働く制限酵素（エンドヌクレアーゼ）とメチラーゼを持っています。制限修飾系の酵素は宿主細胞DNAを保護する機構です。宿主DNAの一定配列の塩基をすべてメチル化して、自分の制限酵素で切れないようにしておきます。侵入DNAはメチル化されていないのでそこで切れます。制限酵素を使い2種のゲノム（DNA）から特定の同じ切り口をもつ別々なDNA断片をつくり、試験管内でつなげば組換えDNAができます。
