『通訳・翻訳ジャーナル』（イカロス出版発行）1998年3月号

文科系のための科学講座 遺伝子工学編 【３】 ＤＮＡに何が書かれているか？

遺伝子の実体がＤＮＡであることが証明されてからも、ＤＮＡに何が書かれているのか、それがどのようにして遺伝形質を発現させるのかという問題は、なかなか解明されなかった。重要な手がかりは、二つあった。一つは、ＤＮＡの分子が二重らせん構造をしていること、もう一つは、ＤＮＡの構成単位の比率に、ある特徴が見られることであった。 　ＤＮＡは、４種類の「ヌクレオチド」という構成単位が一列に連なった、鎖状の分子である。２本の鎖がより合わさって、らせんを作っているので、二重らせんという（二重らせんという言葉から、らせんになった鎖がさらに大きならせんを形成している様子を思い浮かべることもできるが、そのような大きな構造はスーパーヘリックスといい、また別の話に関わってくる）。４種類のヌクレオチドは、Ａ、Ｇ、Ｃ、Ｔという記号で表わされる。それぞれアデニン、グアニン、シトシン、チミンの略であり、ヌクレオチドの中で塩基と呼ばれる部分に違いがあるのだが、要するに、ＤＮＡという分子は、Ａ、Ｇ、Ｃ、Ｔという４通りの文字が、一列にずらずらと書き連ねられたものと思えばよい。 　ＤＮＡに含まれているＡ、Ｇ、Ｃ、Ｔの比率は、生物の種類によって異なっているが、つねにＡとＴが同じ数、ＧとＣが同じ数だけ含まれていた。ワトソンとクリックが、ＤＮＡの分子模型を作ろうとしたとき、向かい合う２本の鎖の間で、つねにＡとＴが結び付き、ＧとＣが結び付くようにしてやると、模型は無理なく美しい二重らせんの形に収まった。実際、ＡとＴ、ＧとＣの間には、水素結合という弱い化学結合が生じていることが確かめられた。ＤＮＡの二重らせんでは、つねにＡとＴ、ＧとＣが対をなしており、これを「相補性」という。 　このことは、ＤＮＡが遺伝子として働くために重要な意味を持っている。２本の鎖は、互いに相補的なので、一方を鋳型にして相手方の鎖を合成してやれば、完全に元通りの２本鎖を複製することができる。細胞が分裂するときには、それぞれの鎖を鋳型にして、元の２本鎖ＤＮＡとまったく同じものが二つ作られて、分裂後の細胞（娘細胞）に受け継がれる。 　ＲＮＡという分子も、１本鎖のＤＮＡとほとんど同じ構造をしている。違っているのは、ヌクレオチドを作っている糖が、デオキシリボースではなくリボースであることと、塩基の種類が、Ａ、Ｇ、Ｃ、Ｕ（ウラシル）の４種類だということだけである。Ｕは、Ｔと同じように、Ａとだけ結合するので、ＤＮＡの鎖とＲＮＡの鎖の間には、ＤＮＡの２本鎖とまったく同じ相補性が成り立つ。 　遺伝子が担っている遺伝情報は、４通りの文字で書かれた、長い長い文書である。その解読の第一歩は、１９６１年にニーレンバーグによってなされた。ＵＵＵという配列だけを持つＲＮＡを合成して、細胞内を摸した条件下で働かせてやると、産物の中には、フェニルアラニンというアミノ酸だけが出現した。さらにいろいろな配列を合成することによって、ヌクレオチドの配列がどのアミノ酸に対応しているかという、遺伝子の読み方（遺伝暗号）は、すべて解明された。４種類の文字を３個ずつ組み合わせると、６４通りの遺伝暗号ができる。そのそれぞれが、２０通りあるアミノ酸のいずれかを指定している。遺伝暗号のほうがアミノ酸の種類より多いので、たいていのアミノ酸は２通り以上の遺伝暗号に対応している。 　遺伝子であるＤＮＡの情報は、いったんＲＮＡに転写される。このときに相補性が働くので、ＲＮＡには元のＤＮＡと同じ情報が写しとられる。このＲＮＡをメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）という。ｍＲＮＡは、細胞の核から出て、細胞質にあるリボソームという装置にかけられる。そこで読み取られた遺伝暗号に応じて、トランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）という小ぶりの分子が、しかるべきアミノ酸を運んで来る。ｍＲＮＡの上にｔＲＮＡが正しく結合するのも、結合部位の塩基の間に相補性が働くからである。運ばれて来たアミノ酸は、それまでの産物の端に付け足され、しっかりと結合される。このようにして、ＤＮＡに書かれていた通りの順序で、アミノ酸が次々と結び付けられて、１本の鎖が作られる。アミノ酸をつなぎ合わせて作った鎖は、短いものは「ペプチド」と呼ばれ、長いものは「タンパク質」と呼ばれる。 　このように、ＤＮＡに書かれている遺伝情報の正体は、遺伝子の命令によって作られるタンパク質のアミノ酸配列である。だがじつは、ＤＮＡには、もっといろいろなことが書かれている。また、ｍＲＮＡも、命令を受け取ったらリボソームへ直行するのではなく、寄り道をして加工されてから任務を遂行する。かくかくしかじかのタンパク質を作れという命令が、なぜ遺伝形質を発現させることになるのかという説明も、本稿の読者のためには必要だろう。次回は、そのへんの話をしたい。

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