遺伝暗号とは？

遺伝暗号とは、DNAを生きた細胞のタンパク質の基本単位である20個のアミノ酸に翻訳するための指示の集合体です。 遺伝暗号は、ヌクレオチドの3文字の鎖であるコドンから構成されています。 各コドンは1つの特定のアミノ酸をコードする。

コードは、タンパク質合成中にアミノ酸がポリペプチド鎖に付加される順序を決定する。 そのため、遺伝暗号はタンパク質中のアミノ酸の順序を決定します。

ほとんどの遺伝子では、符号化は単一の方式で行われ、これはしばしば標準遺伝暗号または遺伝暗号と呼ばれますが、ヒトミトコンドリアで見られる暗号など、これとは異なる形式の暗号も存在します。 しかし、遺伝暗号を解読したのはマーシャル・ニーレンバーグらであった。 彼らは、A（アデニン）、U（ウラシル）、G（グアニン）、C（シトシン）の4つの塩基が、タンパク質合成の際に20種類すべてのアミノ酸をコードする異なる塩基の組み合わせのコドンを形成することを示しました。 彼らは、4つの塩基（A、G、U、C）のうち1つの塩基だけを含むRNA鎖を「無細胞系」に加え、放射性タグを付けたアミノ酸を加えた。

塩基UだけからなるRNAを加えた場合、放射性測定では、たった1つのアミノ酸（フェニルアラニン）からなる分子の合成を確認した。 このことから、塩基UUUからなる3連符によって、ポリペプチド鎖が成長する際にフェニルアラニンが付加されることがわかった。 ウィスコンシン大学のハー・ゴビン・ホラナは、ニーレンバーグの研究を基に、特定の塩基の組み合わせの合成RNA分子を作製した。 そして1965年、コーネル大学のロバート・ホーリーは、RNAの翻訳に関与する分子である転移RNA（tRNA）の構造を解明し、タンパク質を作ることができるようになったのです。 7848>

マーシャル・ニーレンバーグ、ハー・ゴビン・ホラナ、ロバート・W・ホリーは、「遺伝暗号とタンパク質合成におけるその機能の解釈」に対して、1968年のノーベル医学賞を共同で受賞しました。 RNAの塩基が4つであることを考えると、遺伝暗号の3塩基の組み合わせは64通りあります。 各コドンは1つのアミノ酸をコードすることができますが、複数のコドンが同じアミノ酸をコードすることもできます。

このように複数のコドンが1つのアミノ酸をコードすることを、遺伝暗号の冗長性と呼びます。 例えば、アミノ酸のリジンはAAGとAAAという3つのコドンの両方でコードされている。 重要なことは、遺伝暗号には重複がないことで、1つのヌクレオチドは1つのコドンにしか含まれず、隣り合った2つのコドンに含まれることはない。

開始と停止のコドン

翻訳作業は開始コドンで始まる。 AUGは最も一般的な開始コドンであり、真核生物ではメチオニンを、原核生物ではホルミルメチオニンをコードします。

停止コドンは、タンパク質合成中のポリペプチド鎖の終了を知らせます。 ナンセンスまたは終止コドンとも呼ばれるSTOPコドンは、UAG、UGA、UAAで、それぞれアンバー、オパール、オーカーという名前がついている。 停止コドンは、リボソームが新しいポリペプチド鎖を放出するきっかけとなるが、これらの停止コドンを補うtRNAアンチコドンがないためである。

1. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/organic/gencode.html
2. http://www.nature.com/scitable/definition/genetic-code-13
3. http://www.nature.com/scitable/topicpage/reading-the-genetic-code-1042
4. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21950/
5. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3293468/

Further Reading

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