タンパク質は、構造分子、機能分子、調節分子として、細胞内で重要な役割を担っている。
細胞の機能に必要な様々な種類のタンパク質は、細胞内で合成される。
これらのタンパク質を合成するための情報は、ゲノムにコード化されています。
ほとんどの生物の遺伝物質はDNAです。
DNAはヌクレオチドから構成されている。
タンパク質の特定のアミノ酸を表すヌクレオチドの三つ組は、コドンと呼ばれています。
遺伝情報が遺伝物質内にコード化される一連の規則は、遺伝暗号として知られています。
ゲノム内のコドン配列は、細胞内の特定の機能性タンパク質をコードする遺伝子として知られています。
したがって、ゲノムはタンパク質をコードする多数の遺伝子から構成されているはずです。
また、ゲノムには様々な種類の機能性RNA分子もコードされている。
遺伝暗号とは
遺伝暗号とは、ゲノム内で遺伝情報がコード化される際のルールの集合体です。
ゲノムの遺伝子は、コドンにグループ化された一連のヌクレオチドで構成されている。
遺伝暗号は、特定の遺伝子内のコドンのセットを、タンパク質のポリペプチド鎖のアミノ酸セット、またはtRNAやrRNAなどの機能性RNA分子のRNAコドン配列のいずれかに結びつけている。
遺伝暗号は、タンパク質合成に関与する固有のアミノ酸を表す64個のコドンから構成されている。
図1に、20種類のアミノ酸を表す遺伝暗号を示す。
図1: 遺伝暗号
遺伝暗号の大きな特徴として、縮退があります。
これは、1つのアミノ酸を複数のコドンで表すことができることを意味する。
遺伝暗号は重複しない。
1つのヌクレオチドが隣接する2つのコドンの一部になることはなく、遺伝暗号はほぼ普遍的です。
DNAはどのように情報を暗号化しているのか？
遺伝暗号は、DNAの4種類のヌクレオチドが、タンパク質合成に関わる20種類のアミノ酸にどのように変換されるかを定義しています。
タンパク質合成の2つのステップは、転写と翻訳です。
転写の際には、DNAの遺伝暗号がRNAの遺伝暗号に転写される。
転写の際には、mRNA、tRNA、rRNAの3種類のRNAが生成される。
mRNAのRNAコドン配列は、タンパク質のアミノ酸配列に翻訳される。
タンパク質の各アミノ酸は、特定のコドンによって表される。
一般に、タンパク質の合成には20種類のアミノ酸が関与しており、それらは61個のコドンによって表現される。
3つのコドンは、転写を終了させるストップコドンとして機能する。
図2にタンパク質合成の概要を示す。
図2: タンパク質合成の概要
tRNAとrRNAはタンパク質合成の機能分子であり、tRNAは翻訳の際に対応するアミノ酸を運び、rRNAは翻訳を促進するリボソームの機能部品として機能する。
結論
主にDNAで構成されるゲノムには、タンパク質合成とRNA合成のための情報がコード化されている。
ゲノムのコード領域は遺伝子として知られている。
遺伝子は、3つのヌクレオチドのグループからなる一連のコドンから構成されています。
各コドンは、タンパク質のポリペプチド鎖の特定のアミノ酸、またはtRNAやrRNAのRNAコドンを表しています。
