転写と翻訳 ~コドンとは~

転写と翻訳とは？

転写と翻訳は、DNAからタンパク質が作られる仕組みです。

転写と翻訳の過程を経て、タンパク質が発現する（＝機能をもつ）過程をセントラルドグマと呼びます。

これは生体にとって極めて重要な働きです。
そもそもタンパク質は、生体にとって非常に重要な物質です。
詳しくはこちらにまとめてありますが、タンパク質には、酵素、受容体、ホルモンなど様々な姿があり、どれも重要です。
タンパク質の働きの一覧はこちら！

そんなタンパク質が作られていく過程をみていきます。

これを理解するには、DNAの構造について理解していることが必要ですので、自信はない方はこちらから！

またDNAの複製についてもまとめてありますので、こちらからぜひ確認してみてください！

転写とは？

転写の概要

転写はDNAの情報を使って、mRNAと呼ばれるRNA鎖を合成する働きです。

DNAもRNAも核酸ですから、同じレベルで情報を伝達することになります。
そのためこの過程は、核酸から核酸へただのコピーを意味する「転写」と呼ばれています。

そもそもDNAは核の中にありますが、タンパク質を合成するのは細胞小器官である粗面小胞体に付着しているリボソームです。

よってDNAの情報は核の外に持ち出される必要がありますが、DNAは核の外に出られません。したがってmRNAに情報を「転写」し、mRNAがリボソームに情報を届けるのです。

mRNAはメッセンジャーRNAという意味ですから、情報を届ける伝書バトの役割を果たすということが分かります。

このｍRNAの情報は塩基配列そのものですが、塩基配列は３つの塩基が１セットになったコドンとして利用されます。

今回はこのコドンについて詳しく見ていきます。

詳しい転写の過程はこちらにまとめました！

翻訳とは？

翻訳の概要

翻訳とは、転写によって合成されたｍRNAをもとに、タンパク質（ポリペプチド鎖）を合成する過程のことです。

ｍRNAは、DNA鎖の塩基と相補的に結合するヌクレオチドからなる塩基配列をもっています。
このｍRNAは修飾をうけたあと核の外に出て、リボソームという細胞小器官に到達します。

ここでｍRNAとさらに相補的に結合するヌクレオチドが、結合していきます。

このヌクレオチドがアミノ酸も一緒に持ってくることでアミノ酸同士の結合も生じて、アミノ酸が連なったポリペプチド鎖が生成されていくという流れです。このポリペプチド鎖は立体構造の変化などを経てタンパク質になります。

このヌクレオチドは３つが１セットになって機能します。この１セットをコドンといいます。

つまりｍRNAのコドンに、アミノ酸を背負ったコドンが結合するというイメージです。

今回はこのコドンについて詳しく見ていきます。

詳しい翻訳の過程はこちらにまとめました！

コドンとは？

アミノ酸は全部で２０種類あります。

しかし塩基は４種類しかありません。
U（ウラシル）・C（シトシン）・A（アデニン）・G（グアニン）の４つです。

よって１つの塩基が１つのアミノ酸に対応してしまうと、4種類のアミノ酸しか結合できなくなってしまいます。

そこで塩基とアミノ酸が１対１で対応するのではなく、３つの塩基が１セットとなって１つのアミノ酸を指定しています。

この３つの塩基のセットをコドンといいます。

こうすることで、４種類の塩基が３つ連なったコドンは４^３＝６４種類になります。これはアミノ酸の２０種類よりも多いですから、すべてのアミノ酸をコドンによって指定できることになります。
ちなみにもしコドンが２つの塩基からできていれば、４^２＝１６種類となり、これでは足りません。

コドンとアミノ酸の対応は、以下のようなコドン表で表されることが多いです。

例えばUCAというコドンが指定するアミノ酸を調べたいときは、１文字目のUの行のうち２文字目がCの列を参照し、そこから３文字目がAになっているところに書いてあるアミノ酸を見ます。UCAというコドンが指定するアミノ酸はセリンであることが分かります。

コドンの重複

この表からわかるように、複数のコドンが１つのアミノ酸を指定しています。
例えばセリンを指定するコドンは、UCAの他にもUCU、UCC、UCGと全部で４種類あります。

それもそのはず、コドンは６４種類あってアミノ酸は２０種類しかないのですから、１対１の対応をしないのは当然です。

しかしその重複は、コドンの３文字目が違う場合にしか生じません。

つまり１文字目と２文字目が異なるときは、別のアミノ酸を指定するということです。

実際にコドン表を見ても、コドンの重複はコドンの３文字目が異なる組み合わせでしか生じていませんよね。
例えばセリンを指定するのはUCU、UCC、UCA、UCGと３文字目のみが異なっています。

これはｍRNAと結合するｔRNAのゆらぎという現象で説明できます。
詳しくは翻訳についてのページで解説します。

アミノ酸を指定しないコドン

コドンがアミノ酸を指定しない場合があります。

例えば、UAGのコドンが指定するアミノ酸をコドン表で見てみましょう。そこには「終止」と記載されています。

このUAGのコドンはアミノ酸を指定するのではなく、「翻訳の終了」を指定します。
これらは終止シグナルとして働くということです。

まとめ