セントラルドグマ（分子生物学の定義）—DNA→RNA→タンパク質の情報伝達

セントラルドグマとは？DNA→RNA→タンパク質の情報伝達の定義と3分類、転写・翻訳・複製の仕組みを分かりやすく解説。

分子生物学の中心的なドグマは、DNAの二重らせん構造を提唱したフランシス・クリックの言葉です。簡潔には「情報はDNAからRNAを経由してタンパク質に伝わるが、タンパク質は情報をDNAに戻すことができない」という意味で使われます。ここでいう「情報」とは主に配列情報（塩基配列やアミノ酸配列）のことを指し、化学的な物質のやり取りではなく、遺伝情報の伝達経路を意味します。

クリックが最初に書いたのは1958年で、それを1970年に繰り返しました。彼の原著や図は、遺伝情報がどのような経路で受け渡され得るかを体系化したもので、当時の分子生物学の考え方に大きな影響を与えました。

ドグマの枠組みと三種類の生体高分子

ドグマは、配列情報の伝達を理解するためのフレームワークです。生物学的に重要なバイオポリマーは大きく三つのクラスに分けられます。DNAとRNA（いずれも核酸）、そしてタンパク質です。これらの間で可能な情報の直接伝達は3×3＝9通り考えられ、クリックはそれらを三つのグループに分類しました。

• 3つの一般的な転送（ほとんどの細胞で通常に起こるもの）。
• 3つの特別な転送（発生することが知られているが、一部のウイルスの場合や実験室では特定の条件下でのみ起こるもの）。
• 未知の異動が3件（発生しないと思われるもの）。

一般的な伝達（replication / transcription / translation）

一般的な伝達は、生体情報の正常な流れを記述しています。代表的な三つは次の通りです。

• DNAはDNAにコピーされる（DNA複製）。細胞分裂の際にゲノム全体が正確に複製される過程です。
• DNAの情報はmRNAにコピーされる（転写）。遺伝子の塩基配列がRNAとして写し取られ、mRNAとして翻訳の鋳型になります。
• mRNAの情報を鋳型としてタンパク質が合成される（翻訳）。リボソームがコドンを読み、対応するアミノ酸をつなげてポリペプチドを合成します。これが中心的な情報の流れ（DNA→RNA→タンパク質）です。

特別な転送（逆転写やウイルスに見られる経路）

クリックが「特別」とした転送は、通常の細胞では稀だが、ウイルスや特定の酵素存在下で観察されるものです。代表例としては：

• RNA→DNA：逆転写酵素（リバーストランスクリプターゼ）による逆転写。レトロウイルスや逆転写酵素を持つ遺伝因子がこの経路を利用し、RNAからDNAを合成してゲノムに組み込むことがあります。これにより、RNAの配列情報がDNAとして長期保存されることがあります（例：内在性レトロウイルス）。
• RNA→RNA：RNAウイルスに見られるRNA依存性RNAポリメラーゼによる複製。プラス鎖・マイナス鎖RNAウイルスは自身のゲノムをテンプレートとしてRNAを複製します。
• （その他の特異な経路）：実験室レベルでの人工的操作や特殊な酵素反応により、通常とは異なる情報移動が確認されることがあります。これらは自然界のほとんどの細胞で常時起こるわけではありませんが、生命現象の多様性を示します。

「起こらない」とされた転送とその後の知見

クリックはまた、三つの転送（主にタンパク質→核酸やタンパク質→タンパク質へ配列情報が移るような過程）は通常起こらないと記しました。彼の主張は主に「一次配列としての情報はタンパク質から核酸に戻されない」というものでした。しかし、その後の研究でいくつかの例外や新しい現象が明らかになっています。

• タンパク質→タンパク質：プリオン（異常な立体配座を伝播させるタンパク質）は、タンパク質の構造情報が他のタンパク質に伝播する例として注目され、クリックの時代には予測されていなかった現象です。ただし、これは一次配列そのものの情報が転写されるのではなく、立体構造の伝播という意味での情報移動です。
• タンパク質→RNA / タンパク質→DNA：一次配列としての情報がタンパク質から核酸へ戻る直接的な機構は、現在でも自然界では確認されていません。タンパク質が配列情報を核酸に変換するような過程は実証されていません。

現代的な見方 — ドグマの有用性と限界

現在の分子生物学では、中央ドグマは「塩基配列情報の主要な流れ」を示す有用な概念として残っていますが、次のような複雑さが付け加えられています。

• エピジェネティクス（DNAメチル化やヒストン修飾など）は塩基配列そのものを変えずに遺伝子発現状態を細胞世代間で伝えることができ、情報伝達の観点から中央ドグマに補完的な現象です。
• 水平遺伝子移動（特に細菌）やウイルス由来の逆転写を介した配列の取り込みなど、配列情報の移動は想定より柔軟です。内在性レトロウイルスのゲノム組み込みなどはその代表例です。
• 非コードRNAやRNA編集、RNA干渉（RNAi）など、RNAが情報の担い手・調節因子として果たす役割は多様で、単純なDNA→RNA→タンパク質の図式だけでは説明しきれない現象が多数あります。

まとめると、セントラルドグマは「遺伝情報の一般的な流れ」を示す基本原理として現在でも有効ですが、生命現象の実際はそれよりも多彩であり、逆転写やRNAによる自己複製、エピジェネティックな継承、プリオンなどの特殊・例外的事象を考慮することで、より正確で豊かな理解が得られます。

このドグマは、現代版のヴァイスマンバリア（アウグスト・ヴァイスマン以降）にも関連付けられて語られてきました。ヴァイスマンは、遺伝情報は遺伝子から体細胞にのみ移動し、決して逆には移動しないという考え（生殖細胞から体細胞へ情報が伝わる一方向性）を唱えました。実際には、遺伝情報は主に生殖細胞から体細胞に伝わりますが、逆方向や例外的事象（ウイルスの逆転写による挿入など）も存在し、古典的な一方向性の厳密な適用は限定的です。

質問と回答

Q:分子生物学のセントラルドグマとは何ですか?

Q:最初に書かれたのはいつですか?

Q:セントラルドグマは、何を理解するための枠組みなのでしょうか?

Q:これらの生体高分子の間で直接起こる情報の伝達はいくつあるのか?

Q:これらの転送を分類する3つのグループとは何でしょうか?

Q: 一般的な転移とは何ですか?

Q:ワイズマン関門とは何ですか?

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