タンパク質は、構造的、機能的、および調節分子として機能することにより、細胞内で重要な役割を果たします。細胞の機能に必要なさまざまな種類のタンパク質が細胞内で合成されます。これらのタンパク質の合成に関する情報は、ゲノム内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はヌクレオチドで構成されています。タンパク質の特定のアミノ酸を表すヌクレオチドトリプレットは、コドンとして知られています。遺伝情報が遺伝物質内にエンコードされる一連の規則は、遺伝暗号として知られています。ゲノム内のコドンの配列は、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、ゲノムはいくつかのタンパク質をコードする遺伝子で構成されている必要があります。ゲノムは、さまざまなタイプの機能的RNA分子にもコード化されています。

対象となる主要分野

1.遺伝暗号とは –定義、機能、役割 2.DNAはどのように情報をエンコードするのか –タンパク質合成、RNA合成

重要な用語：アミノ酸、コドン、遺伝暗号、タンパク質、RNA、転写、翻訳

遺伝暗号とは

遺伝暗号は、遺伝情報がゲノム内でエンコードされる一連のルールです。ゲノムの遺伝子は、コドンにグループ化できる一連のヌクレオチドで構成されています。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などの機能的なRNA分子のRNAコドン配列のいずれかにリンクします。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個のコドンで構成されています。 20個のアミノ酸を表す遺伝暗号を図1に示します。

図1：遺伝暗号

退化は、遺伝暗号の重要な特徴の1つです。これは、単一のアミノ酸が複数のコドンで表される可能性があることを意味します。遺伝暗号は重複していません。単一のヌクレオチドを2つの隣接するコドンの一部にすることはできず、遺伝暗号はほぼ普遍的です。

DNAはどのように情報をエンコードするのか

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与する20個のアミノ酸にどのように翻訳されるかを定義します。タンパク質合成の2つのステップは、転写と翻訳です。転写中に、DNA遺伝暗号はRNA遺伝暗号に転写されます。転写中に生成されるRNAには、mRNA、tRNA、rRNAの3種類があります。 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ます。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ます。一般的に、タンパク質合成には20個のアミノ酸が関与しており、それらは61個のコドンで表されます。 3つのコドンは、転写を終結させる終止コドンとして機能します。タンパク質合成の概要を図2に示します。

図2：タンパク質合成

tRNAとrRNAはタンパク質合成の機能分子として機能します。 tRNAは翻訳中に対応するアミノ酸をもたらしますが、rRNAは翻訳を促進するリボソームの機能部分として機能します。

結論

主にDNAで構成されているゲノムは、タンパク質合成とRNA合成の両方の情報のためにコード化されています。ゲノムのコード領域は遺伝子として知られています。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で構成されています。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またはrRNAのRNAコドンを表します。

リファレンス：

1.「DNAは生物学的情報をコード化する構造です。」 Nature News、Nature Publishing Group、こちらから入手できます。

画像提供：

1.英語のウィキブックスでのGurustipによる「翻訳チャート」– Commons Wikimedia2を介してAdrignola（パブリックドメイン）によってen.wikibooksからCommonsに転送されました。 Flickr経由のBeckyBoon​​e（CC BY-SA 2.0）による「タンパク質合成の概要」