主な違い – コドン vs アンチコドン
コドンおよびアンチコドンは、ポリペプチド中の特定のアミノ酸を指定するヌクレオチドの3つ組です。
タンパク質を合成するために、遺伝情報をヌクレオチド配列としてDNAまたはmRNA分子に格納するための特定のルールセットが存在する。
この特定のルールセットを「遺伝暗号」と呼ぶ。
コドンは、特にmRNA上に存在する3つのヌクレオチドからなるグループです。
アンチコドンは、tRNA分子に存在する。
コドンとアンチコドンの主な違いは、コドンがmRNA分子上のアミノ酸を表す言語であるのに対し、アンチコドンはtRNA分子上のコドンの相補的なヌクレオチド配列であることである。
本稿では、以下の点を検討する。
- コドンとは
– 定義、特徴 - アンティコドンとは
– 定義、特徴 - コドンとアンチコドンの違いについて
コドンとは
コドンとは、ポリペプチド鎖中の1つのアミノ酸を指定する3つのヌクレオチドの配列のことです。
特定のタンパク質をコードするすべての遺伝子は、そのタンパク質のアミノ酸配列を表すヌクレオチドの配列から構成されています。
遺伝子は、タンパク質のアミノ酸配列を記憶するために、世界共通言語である遺伝暗号を利用している。
遺伝暗号は、コドンと呼ばれるヌクレオチドの3連符で構成されています。
例えば、TCTというコドンは、セリンというアミノ酸を表しています。
翻訳に必要な20種類の必須アミノ酸を特定するためには、61個のコドンを特定することができる。
リーディングフレーム
一本鎖DNA分子の特定の塩基配列は、鎖の5′から3′方向に3つの読み取り枠から構成されている。
図1の塩基配列で考えると、最初の読み取り枠は最初の塩基であるAから始まる。
これはAGG TGA CAC CGC AAG CCT TAT ATT AGCというコドンを含んでいる。
2番目の読み取り枠は2番目のヌクレオチド、Gから始まり、赤色で示されています。
これは、GGT GAC ACC GCA AGC CTT ATA TTAというコドンを含んでいます。
第3の読み取り枠は、緑色で示される第3のヌクレオチド、Gから始まります。
これは、GTG ACA CCG CAA GCC TTA TAT TAGというコドンを含んでいます。
DNAは2本鎖なので、2本の鎖の中に6つの読み取り枠があります。
しかし、翻訳される可能性があるのは1つのリーディングフレームだけである。
この読み枠はオープンリーディングフレームと呼ばれる。
コドンはオープンリーディングフレームによってのみ特定される。
スタート/ストップコドン
オープンリーディングフレームは、基本的にmRNAにコードされた開始コドンの存在によって定義される。
普遍的な開始コドンはAUGで、真核生物ではアミノ酸であるメチオニンをコードしている。
原核生物では、AUGはホルミルメチオニンをコードしている。
真核生物のオープンリーディングフレームは、フレームの途中にイントロンが存在することにより中断される。
翻訳が停止するのは、オープンリーディングフレーム中の停止コドンです。
mRNA上には3つのユニバーサルストップコドンが存在する。
UAG、UGA、UAAの3つです。
mRNA上のコドン系列を図2に示す。
図2: mRNA上のコドンシリーズ
変異の影響
複製過程でエラーが発生し、ヌクレオチド鎖に変化がもたらされる。
これらの変化は突然変異と呼ばれる。
突然変異は、ポリペプチド鎖のアミノ酸配列を変化させることがあります。
点突然変異には、ミスセンス突然変異とナンセンス突然変異の2種類があります。
ミスセンス変異は、アミノ酸残基を変化させることによってポリペプチド鎖の性質を変化させ、鎌状赤血球症などの病気を引き起こす可能性がある。
ナンセンス変異は停止コドンの塩基配列を変化させ、サラセミアの原因となることがあります。
デジェネラシー
遺伝暗号に生じる冗長性は、縮退と呼ばれる。
例えば、UUUとUUCというコドンは、両方ともフェニルアラニンというアミノ酸を指定する。
RNAのコドン表を図3に示す。
コドン使用頻度の偏り
あるコドンがゲノム中に出現する頻度をコドン使用頻度の偏りという。
例えば、UUUというコドンの出現頻度は、ヒトゲノムでは17.6%です。
バリエーション
ヒトのミトコンドリアゲノムを考えた場合、標準的な遺伝暗号でいくつかのバリエーションが見られる。
Mycolasmaの中には、UGAというコドンを停止コドンではなくトリプトファンと指定する種もあります。
Candidaの中にはUCGというコドンをセリンとするものがあります。
アンティコドンとは
mRNA上のコドン配列と相補的な、tRNA上の3塩基配列をアンチコドンと呼ぶ。
翻訳中、アンチコドンは水素結合によりコドンと相補的な塩基対を形成する。
そのため、各コドンには、それぞれ異なるtRNA分子に対応するアンチコドンが存在する。
図4は、アンチコドンとコドンの相補的塩基対を示したものです。
図4: 塩基対の相補性
ウォブル・ベース・ペアリング
1つのアンチコドンがmRNA上の複数のコドンと塩基対になることをウォブル塩基対という。
ウォブル塩基対は、tRNA分子の最初のヌクレオチドが失われることで発生する。
イノシンはtRNAのアンチコドンの最初のヌクレオチドの位置に存在する。
イノシンは異なるヌクレオチドと水素結合を形成することができる。
ウォブル塩基対の存在により、アミノ酸はコドンの3番目の位置で特定される。
例えば、グリシンはGGU、GGC、GGA、GGGで特定される。
RNAの転送
20種類の必須アミノ酸を特定するために、61種類の異なるtRNAが存在する。
塩基対の揺れにより、多くの細胞で異なるtRNAの数は減少している。
翻訳に必要なtRNAの最小数は31種類である。
図5にtRNA分子の構造を示す。
アンチコドンは灰色で表示されている。
黄色で示されたアクセプター鎖は、分子の3′末端にCCAテールを含んでいる。
指定されたアミノ酸はCCAテールの3′水酸基に共有結合している。
アミノ酸が結合したtRNAはアミノアシルtRNAと呼ばれる。
コドンとアンチコドンの違い
所在地
コドン。
コドンは、mRNA分子上に存在する。
アンティコドン。
tRNA分子に存在する。
コンプリメンタリー・ネイチャー
コドン。
コドンは、DNA中のヌクレオチド三重鎖と相補的です。
アンティコドン コドンと相補的です。
コンティニュイティ
コドン。
コドンはmRNA上に連続的に存在する。
アンチコドン。
アンチコドンはtRNA上に個別に存在する。
機能
コドン。
コドンはアミノ酸の位置を決定する。
アンティコドン コドンによって指定されたアミノ酸をもたらす。
結論
コドンとアンチコドンは、どちらも翻訳中に機能的なタンパク質を合成するために、アミノ酸を正しい順序で配置することに関与している。
どちらもヌクレオチドの三重鎖です。
61種類のコドンは、ポリペプチド鎖の合成に必要な20種類の必須アミノ酸を特定する。
したがって、61個のコドンと相補的な塩基対を形成するためには、61個の異なるtRNAが必要となる。
しかし、ウォブル塩基対の存在により、必要なtRNAの数は31個に減少している。
アンチコドンは、コドンと相補的な塩基対を形成する普遍的な機能であると考えられている。
従って、コドンとアンチコドンの重要な違いは、その相補性にある。
2017年03月03日アクセス
“転移RNA”. フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』、2017年。
