1. タンパク質合成系とは（とりあえず言葉を分解）
投稿日: 2017/09/04 1:29:26
(170904Takai かきかけです)
最初に，タンパク質合成系とは何なのか，について書こうと思います．
「タンパク質合成系」という言葉は，複数の言葉を合わせた言葉です．ですので，ここで言っている「タンパク質合成系」が何なのかを記述するために，まず，個々の言葉に分解します．「タンパク質合成系」は，「タンパク質」，「合成」，「系」の3つから成っていますね．
このなかでいちばん難しいのが，「系」ではないかと思います．
物理化学や化学工学などで，「系（system）」という言葉を習っているはずです．基本的にはそれで構いません．
いちばん大きい系は，「全宇宙」です．「全宇宙のエントロピーは増大している．」などの表現で出てくる「全宇宙」ですね．もう少し，小さくして，「銀河系」とか「太陽系」とかも，「系」です．
実は，わざわざここに書かなくても，「系（system）」という言葉をインターネットで検索すれば，きちんとした記述が見つかります．ですが，それらを見ると，「系」という言葉はいろいろな意味で用いられることがわかると思います．
ここでは，大雑把に言えば，「系」とは，注目している対象で，複数の成分から成っているものです．ふつう，「系」には内側と外側とがあって，境界があります．境界が曖昧なものをとりあえず「系」と呼んでいることもあります．「タンパク質合成系」の場合は境界は曖昧だと思います．また，内側と外側は，空間的な区別ではありません．細胞の中で，ここまではタンパク質合成系で，ここから外はタンパク質合成系でない，などという線引きはできません．
もっと簡単に言ってしまえば，タンパク質合成に関係している分子は，タンパク質合成系の内側にあります．
一方で，「系」という言葉は，人工物に対しても用いられます．複数の構成成分を組み合わせて作った，特定の機能や目的をもつ人工物や，その一部を「系」と呼ぶことがあります．こういうものは，日本語では，「システム」と呼ぶほうがよいのかもしれません．英語ではどちらでもsystemです．日本語の「システム」には，複数の構成成分から成っているという含意がかなりあるように思います．
結局，複数の構成成分から成っていて，それに着目しているときに「系」と呼ぶ，ということになるかもしれません．物理化学では，単一成分でもそれに着目していれば「系」と呼ぶと思いますが．．．
さて，「合成」についてですが，これは，英語では，synthesisですね．
「合成」という日本語は，昔からあったのかどうか知りませんが，合わせて成るということですね．複数のものを組み合わせて別のものを作ることだと思います．作るという意味はないかもしれませんが，一つのものにすることですね．まあ，応用化学科の学生なら，わかりますね．
最後に，「タンパク質」についてですが．．．タンパク質は，ポリペプチドなのですが，ポリペプチドはタンパク質とは限らない，というのはわかってもらえるでしょうか．
違いは何でしょうか？ タンパク質は生物由来で，ポリペプチドは必ずしもそうでない，という考え方もあるかもしれませんが，ここでは由来の話をしているのではありません．分子自身の特徴の違いは何か，という話です．
第一に，タンパク質の中には金属や補因子などを含んでいるものがあります．そういうものは，単なる「ポリペプチド」ではありません．また，タンパク質は，立体的にある程度決まった構造を持っています．一方，「ポリペプチド」は，原子のつながり方に着目した言葉で，立体構造に関しては何も指定していません．栄養成分としてのタンパク質は，変性していてもタンパク質と呼ばれるかもしれません．たとえば，ゆで卵の白身もタンパク質ですし，焼いた肉もタンパク質です．ですが，生物が「合成」するタンパク質は，ある程度決まった立体構造を取っています．「タンパク質合成」というのは，本来は，ある程度決まった立体構造を持ったものを合成することです．ウシの細胞にあるタンパク質合成系は焼肉を合成しているわけではありませんし，鶏の卵細胞のタンパク質合成系もゆで卵を合成しているわけではありません．
「タンパク質合成系」という言葉は，シチュエーションによって微妙に違う意味で使われています．そもそも，どこまでを含むのかという問題があります．タンパク質を正しい立体構造を取らせ，必要な補因子を結合させるための分子までを含んでいるのか，それとも，アミノ酸をつなげてポリペプチドを合成する系のことを言っているのか，人やシチュエーションによって，意味が違います．我々は，これらを区別するために，ポリペプチドを合成するだけの系を「翻訳系」，立体構造を取らせたり補因子を結合させたりするところまで含めた系を「タンパク質合成系」と呼ぶことで区別しています．
実は，「無細胞タンパク質合成系」という場合には，さらに問題が起きます．また，「発現系」という言葉もあります．長くなるので，これについては次の記事に回します．