遺伝コードを介して情報を伝達する

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遺伝コードを介して情報を伝達する

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/02/22 20:33 UTC 版)

「コドン」の記事における「遺伝コードを介して情報を伝達する」の解説

生物のゲノムはDNA中に刻まれている。ウイルスの中にはゲノムがRNAに刻まれているものもある。ゲノム中で１つのタンパク質あるいは１つのRNAをコードしている部分を遺伝子という。タンパク質をコードしている遺伝子はコドンと呼ばれる3ヌクレオチドの単位から構成されており、各コドンは１つのアミノ酸をコードしている。コドンのサブユニットである各ヌクレオチドはさらにリン酸、デオキシリボース、窒素を含んだ4種類のヌクレオチド塩基のうちの1つ、という要素からなる。プリン塩基のアデニン（A）とグアニン（G）は大きな塩基で芳香環を2つもつ。ピリミジン塩基のシトシン（C）とチミン（T）は小さい塩基で芳香環を1つしかもたない。DNA鎖は2重らせん構造を取るとき、塩基対結合として知られる配置によって水素結合で互いに会合している。これらの結合はほとんど常に、一方の鎖のアデニンと他方の鎖のチミンの間、同じくシトシンとグアニンの間で行われる。これは2重らせん中のAとTの数、同様にGとCの数が同じであることを意味している。RNAの場合はチミン（T）の代わりにウラシル（U）が用いられ、デオキシリボースの代わりにリボースが用いられる。 タンパク質をコードする遺伝子はDNAに類縁のポリマーRNAである鋳型分子、メッセンジャーRNAあるいはmRNAに転写される。この分子は続いてリボソーム上でアミノ酸鎖つまりポリペプチドに翻訳される。翻訳プロセスは個々のアミノ酸に特異的なトランスファーRNAを必要とする。アミノ酸はtRNAに共有結合している。グアノシン3リン酸（GTP）がエネルギー源となり、一群の翻訳因子も必要である。tRNAはmRNAのコドンに相補的なアンチコドンをもっており、3'末端のCCAで共有結合によってアミノ酸を結合・保持する。各tRNAは特異的なアミノ酸をアミノアシルtRNA合成酵素によって結合・保持する。この酵素はアミノ酸と、対応するtRNAの双方に高い特異性をもっている。これらの酵素に高い特異性があることが、タンパク質の翻訳が厳密に行われることの主要な理由である。 3ヌクレオチドからなるトリプレットコドンによって可能なコドンの組合せは、43=64種類ある。実際、標準遺伝コードの64コドン全てがアミノ酸あるいは翻訳ストップシグナルに割り当てられている。例えばRNAの塩基配列がUUUAAACCCであったとしよう。読み枠は先頭のU（慣例により5'から3'とする）から始めてコドンを当てはめると3コドンが得られる。つまり、UUU、AAA、CCCである。各コドンは1つのアミノ酸に対応し、このRNAの塩基配列は3アミノ酸からなる配列に翻訳される。コンピュータ科学に比較対照されるものを求めると、コドンはワードに相当し、データ操作の標準的な単位であり（タンパク質のアミノ酸1つのように）、ヌクレオチド1つは1ビットに相当する。 標準遺伝コードが次の表に示されている。表1は64コドン各々がどのアミノ酸に対応するかを示す。表2は翻訳される標準的なアミノ酸20個の各々がどのコドンに対応するかを示す。これらは、それぞれ、コドン対照表およびコドン逆対照表と呼ばれる。例えばコドンAAUはアスパラギンに対応し、UGUとUGCはシステインに対応する（アミノ酸を標準的な3文字記号で表すとそれぞれAsnとCysである）。