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遺伝子コドン

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遺伝的コードは 64 種類のトリプレット（ 3 つの ヌクレオチド nucleotide の組み合わせ ）からなる。 これらのトリプレットは コドン codon と呼ばれている。 3 つの例外があるが，各コドンはタンパク質の合成に用いられる 20 種類の アミノ酸 をコード化している。いくつかの重複したコドンがあり，たいていのアミノ酸は複数のコドンをもつ。

コドン AUG には 2 つの機能がある：

  • 翻訳 translation の開始を意味する。
  • 伸張中のポリペプチドにアミノ酸の 1 つ メチオニン methionine ( Met ) を追加して引き渡す。

遺伝的コドンは RNA コドンか DNA コドンのどちらかで表わされる。RNA コドンは メッセンジャー RNA ( mRNA ) で利用され，ポリペプチドの合成中に解読される ( この過程は 翻訳 translation と呼ばれる )。しかし，各 mRNA 分子は当該遺伝子から 転写 transcription によってヌクレオチドの配列としての情報を得る。以下にコドン表を示す。

各表では，左側の欄がコドンの 1 番目のヌクレオチドで，中央の 4 つの欄が 2 番目のヌクレオチド，そして右側の欄が 3 番目のヌクレオチドを示す。

 

RNA コドン

2 番目のヌクレオチド
U C A G
U UUU Phenylalanine ( Phe ) UCU Serine ( Ser ) UAU Tyrosine ( Tyr ) UGU Cysteine ( Cys ) U
UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys C
UUA Leucine ( Leu ) UCA Ser UAA ストップ UGA ストップ A
UUG Leu UCG Ser UAG ストップ UGG Tryptophan ( Trp ) G
C CUU Leucine ( Leu ) CCU Proline ( Pro ) CAU Histidine ( His ) CGU Arginine ( Arg ) U
CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg C
CUA Leu CCA Pro CAA Glutamine ( Gln ) CGA Arg A
CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg G
A AUU Isoleucine ( Ile ) ACU Threonine ( Thr ) AAU Asparagine ( Asn ) AGU Serine ( Ser ) U
AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser C
AUA Ile ACA Thr AAA Lysine ( Lys ) AGA Arginine ( Arg ) A
AUG Methionine ( Met ) または 開始 ACG Thr AAG Lys AGG Arg G
G GUU Valine Val GCU Alanine ( Ala ) GAU Aspartic acid ( Asp ) GGU Glycine ( Gly ) U
GUC ( Val ) GCC Ala GAC Asp GGC Gly C
GUA Val GCA Ala GAA Glutamic acid ( Glu ) GGA Gly A
GUG Val GCG Ala GAG Glu GGG Gly G

 

 

DNA コドン

DNA の センス鎖 sense strand ( 5′ から　3′ ) 上のコドンが読み込まれる。 ヌクレオチドのチミジン thymidine ( T ) がウリジン uridine ( U ) に置き換わることを除いて，DNA コドンは RNA コドンと同一に読み込まれる。しかし，実際は DNA の アンチセンス鎖 antisense strand ( 3′ から 5′ ) がテンプレート（ 鋳型 ）として用いられ mRNA が合成される。 [ 詳細についてはこちら ]

遺伝子コード ( DNA )

TTT Phe TCT Ser TAT Tyr TGT Cys
TTC Phe TCC Ser TAC Tyr TGC Cys
TTA Leu TCA Ser TAA ストップ TGA ストップ
TTG Leu TCG Ser TAG ストップ TGG Trp
CTT Leu CCT Pro CAT His CGT Arg
CTC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg
CTA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg
CTG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg
ATT Ile ACT Thr AAT Asn AGT Ser
ATC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser
ATA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg
ATG Met* ACG Thr AAG Lys AGG Arg
GTT Val GCT Ala GAT Asp GGT Gly
GTC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gly
GTA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly
GTG Val GCG Ala GAG Glu GGG Gly

*遺伝子内にある場合。遺伝子の初めにある場合には，ATG は翻訳の開始を意味する。

 

コードの例外

遺伝子コードは ほぼ 普遍的である。動植物，微生物におけるほとんどの遺伝子において，同一のコドンが同一のアミノ酸を割り当てるようになっており，開始と終了の合図も同一である。しかし，いくつかの例外が知られている。これらのほとんどが 3 種類のストップ・コドンの 1 つまたは 2 つがアミノ酸に割り当てられている例がある。

ミトコンドリア遺伝子

動物あるいは微生物 ( 植物では異なる ) のミトコンドリア mRNA が細胞質ゾルタンパク質合成系 ( アミノ酸，酵素，tRNA，リボソーム ) と共に試験管内におかれると，タンパク質への翻訳がうまくいかない。

その理由は，ミトコンドリアは UGA を終止コドンとしてではなく，トリプトファン tryptophan ( Trp ) のコードとして利用しているからである。細胞質ゾル合成系で翻訳されると，トリプトファンが挿入されるべきところで合成が終結してしまう。

さらに，

  • ほとんどの動物のミトコンドリアでは AUA が イソロイシン isoleucine ではなく， メチオニン methionine のコードとして用いられている。
  • すべての脊椎動物のミトコンドリアでは AGA と AGG を 終止コドン として用いている。
  • 酵母のミトコンドリアは CU で始まるすべてのコードを ロイシン leucine ではなく，スレオニン threonine に割り当てている。( ロイシンは mRNA でのように UUA と UUG でコードされている )。

植物のミトコンドリアは普遍的コードを用いており，このため被子植物ではミトコンドリアの遺伝子を核の遺伝子に移植することもできる。

ミトコンドリアの遺伝子についてはこちら

 

核の遺伝子

普遍的コードの例外は核の遺伝子では極めて希である。

2 – 3 の単細胞の真核生物では，ストップ・コドンのうちの1 つか 2 つをアミノ酸のコドンとして利用している。

 

特殊なアミノ酸

タンパク質のほとんどが上述した 20 種類のアミノ酸によって組み立てられている。ただし，合成後にリン酸化などの化学的修飾を受けることがある。

ところが，標準的な 20 種類のアミノ酸ではないアミノ酸が tRNA によってポリペプチドに追加される 2 つの例が知られている。

  • セレノシステイン selenocysteine – このアミノ酸は UGA によってコードされている。
    UGA は終止コドンとしても用いられるが，このコドンが 翻訳 機構ではストップ・コドンとしてではなく，セレノシステインとして用いられるべき場合が区別されている。このコドンは古細菌，真正細菌ならびに特定の動物で利用されている。
  • ピロリジン pyrrolysine – 古細菌のある種における 1 つの遺伝子で，このアミノ酸が UAG でコードされている。
    翻訳機構が UAG に遭遇した時に，ピロリジンの tRNA を挿入するのか，終止するのかをどのように決定しているのかは分かっていない。
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February 05, 2020

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