◆ コドンと遺伝暗号表 ◆
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2006年のノーベル生理学医学賞はRNA干渉の研究に!!
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006 (Nobel Foundation)Press Release
※今後の情報追加は2006年ノーベル生理学医学賞:RNA干渉で行います!!


コドン解明のきっかけとなった実験に関連して

mRNA(UUUUUUUUUUUU);ニーレンバーグの実験
バックボーン 二次構造 DNA/RNA(ATGCUbackbone
DNA/RNA選択 同backbone選択
空間充填 球棒 球60% スティック 針金
CPK色
 
背景・黒 灰 白 

mRNA(CACACACACACA);コラーナの実験
バックボーン 二次構造 DNA/RNA(ATGCUbackbone
DNA/RNA選択 同backbone選択
空間充填 球棒 球60% スティック 針金
CPK色
 
背景・黒 灰 白 


mRNA(UUUUUUUUUUUU)で合成されるポリペプチド(部分)
CPK色 酸性・中性・塩基性 I/O値順
背景・黒 灰 白 
空間充填 球棒 球60%
※参考:Nature 今週のハイライト(2010/06)

mRNA(CACACACACACA)で合成されるポリペプチド(部分)
CPK色 酸性・中性・塩基性 I/O値順
背景・黒 灰 白 
空間充填 球棒 球60%
※参考:Nature 今週のハイライト(2010/06)


Nirenberg(ニーレンベルク)の実験。mRNA(UUUUUUUUUUUU)で合成されるポリペプチド。



PDB_1g59のChain A・B(tRNAGluとGluRSの複合体)
バックボーン 二次構造 DNA/RNA(ATGCUbackbone
全選択 タンパク質選択 リガンド選択
DNA/RNA選択 同backbone選択

空間充填 球棒 球60% スティック 針金
アミノ色 Chain色 CPK色 ‖ Jmol色 Rasmol色

酸性・中性・塩基性区別 極性・非極性区別
疎水性インデックス順 I/O値順(特性基 R) 等電点順
コンホメーション選択性(αヘリックスβストランド
水素結合表示
 
 
背景・黒 灰 白 

PDB_1asyのChain A・R(tRNAAspとAspRSの複合体)
バックボーン 二次構造 DNA/RNA(ATGCUbackbone
全選択 タンパク質選択 リガンド選択
DNA/RNA選択 同backbone選択

空間充填 球棒 球60% スティック 針金
アミノ色 Chain色 CPK色 ‖ Jmol色 Rasmol色

酸性・中性・塩基性区別 極性・非極性区別
疎水性インデックス順 I/O値順(特性基 R) 等電点順
コンホメーション選択性(αヘリックスβストランド
水素結合表示
 
 
背景・黒 灰 白 

PDB_1ml5のChain B・C(P-site tRNAPheとA- and P-site mRNA codons)
バックボーン 二次構造 DNA/RNA(ATGCUbackbone
全選択 タンパク質選択 リガンド選択
DNA/RNA選択 同backbone選択

空間充填 球棒 球60% スティック 針金
アミノ色 Chain色 CPK色 ‖ Jmol色 Rasmol色

酸性・中性・塩基性区別 極性・非極性区別
疎水性インデックス順 I/O値順(特性基 R) 等電点順
コンホメーション選択性(αヘリックスβストランド
水素結合表示
 
 
背景・黒 灰 白 

PDB_1gixのChain B・C・1(A-siteおよびP-site tRNAPheとA- and P-site mRNA codons)
バックボーン 二次構造 DNA/RNA(ATGCUbackbone
全選択 タンパク質選択 リガンド選択
DNA/RNA選択 同backbone選択

空間充填 球棒 球60% スティック 針金
アミノ色 Chain色 CPK色 ‖ Jmol色 Rasmol色

酸性・中性・塩基性区別 極性・非極性区別
疎水性インデックス順 I/O値順(特性基 R) 等電点順
コンホメーション選択性(αヘリックスβストランド
水素結合表示
 
 
背景・黒 灰 白 

PDB_1wz2のChain A・C
バックボーン 二次構造 DNA/RNA(ATGCUbackbone
全選択 タンパク質選択 リガンド選択
DNA/RNA選択 同backbone選択

空間充填 球棒 球60% スティック 針金
アミノ色 Chain色 CPK色 ‖ Jmol色 Rasmol色

酸性・中性・塩基性区別 極性・非極性区別
疎水性インデックス順 I/O値順(特性基 R) 等電点順
コンホメーション選択性(αヘリックスβストランド
水素結合表示
 
 
背景・黒 灰 白 

PDB_1wz2のChain A・C
バックボーン 二次構造 DNA/RNA(ATGCUbackbone
全選択 タンパク質選択 リガンド選択
DNA/RNA選択 同backbone選択

空間充填 球棒 球60% スティック 針金
アミノ色 Chain色 CPK色 ‖ Jmol色 Rasmol色

酸性・中性・塩基性区別 極性・非極性区別
疎水性インデックス順 I/O値順(特性基 R) 等電点順
コンホメーション選択性(αヘリックスβストランド
水素結合表示
 
 
背景・黒 灰 白 



図1 セントラルドグマとRNAワールド
※以下に掲載の図を改変;柳川弘志,「生命はいかに創られたか」,TBSブリタニカ(1991)



図2 tRNAを含むPDBデータ例(1g59より,PDB部分データリストにも収録);拡大
Glutamyl-tRNA Synthetase Complexed With tRNA(Glu).
[左]tRNAのL字型三次構造の骨格,[中]1g59のChain B(tRNAGlu),[右]1g59のChain A・B(tRNAGluとGluRSの複合体)
※中・右の図では,RNAは球棒(塩基の色は下表と同じ),タンパク質はスティック(色は下表amino形式)表示
◎中村義一 編,「RNAがわかる」,p.90,羊土社(2003)


mRNAの遺伝暗号表
※生物種によっては,以下の普遍暗号に従わないコドンを持つ場合もある。
  第2文字  
U C A G



U UUU Phe/F UCU Ser/S UAU Tyr/Y UGU Cys/C U


UUC Phe/F UCC Ser/S UAC Tyr/Y UGC Cys/C C
UUA Leu/L UCA Ser/S UAA 終了 UGA 終了 A
UUG Leu/L UCG Ser/S UAG 終了 UGG Trp/W G
C CUU Leu/L CCU Pro/P CAU His/H CGU Arg/R U
CUC Leu/L CCC Pro/P CAC His/H CGC Arg/R C
CUA Leu/L CCA Pro/P CAA Gln/Q CGA Arg/R A
CUG Leu/L CCG Pro/P CAG Gln/Q CGG Arg/R G
A AUU Ile/I ACU Thr/T AAU Asn/N AGU Ser/S U
AUC Ile/I ACC Thr/T AAC Asn/N AGC Ser/S C
AUA Ile/I ACA Thr/T AAA Lys/K AGA Arg/R A
AUG Met/M(開始) ACG Thr/T AAG Lys/K AGG Arg/R G
G GUU Val/V GCU Ala/A GAU Asp/D GGU Gly/G U
GUC Val/V GCC Ala/A GAC Asp/D GGC Gly/G C
GUA Val/V GCA Ala/A GAA Glu/E GGA Gly/G A
GUG Val/V GCG Ala/A GAG Glu/E GGG Gly/G G


DNAの遺伝暗号表(1)
※文字色はJmolのamino色(上表と同じ)。
  第2文字  
T C A G



T TTT Phe/F TCT Ser/S TAT Tyr/Y TGT Cys/C T


TTC Phe/F TCC Ser/S TAC Tyr/Y TGC Cys/C C
TTA Leu/L TCA Ser/S TAA 終了 TGA 終了 A
TTG Leu/L TCG Ser/S TAG 終了 TGG Trp/W G
C CTT Leu/L CCT Pro/P CAT His/H CGT Arg/R T
CTC Leu/L CCC Pro/P CAC His/H CGC Arg/R C
CTA Leu/L CCA Pro/P CAA Gln/Q CGA Arg/R A
CTG Leu/L CCG Pro/P CAG Gln/Q CGG Arg/R G
A ATT Ile/I ACT Thr/T AAT Asn/N AGT Ser/S T
ATC Ile/I ACC Thr/T AAC Asn/N AGC Ser/S C
ATA Ile/I ACA Thr/T AAA Lys/K AGA Arg/R A
ATG Met/M(開始) ACG Thr/T AAG Lys/K AGG Arg/R G
G GTT Val/V GCT Ala/A GAT Asp/D GGT Gly/G T
GTC Val/V GCC Ala/A GAC Asp/D GGC Gly/G C
GTA Val/V GCA Ala/A GAA Glu/E GGA Gly/G A
GTG Val/V GCG Ala/A GAG Glu/E GGG Gly/G G
●アミノ色表示の凡例
ASP GLU CYS MET LYS ARG SER THR PHE TYR ASN GLN GLY LEU VAL ILE ALA TRP HIS PRO


DNAの遺伝暗号表(2)
※セルの色は有機概念図I/O値順(特性基 R),文字色は疎水性インデックス順。
別ページ一覧表参照。
  第2文字  
T C A G



T TTT Phe/F TCT Ser/S TAT Tyr/Y TGT Cys/C T


TTC Phe/F TCC Ser/S TAC Tyr/Y TGC Cys/C C
TTA Leu/L TCA Ser/S TAA 終了 TGA 終了 A
TTG Leu/L TCG Ser/S TAG 終了 TGG Trp/W G
C CTT Leu/L CCT Pro/P CAT His/H CGT Arg/R T
CTC Leu/L CCC Pro/P CAC His/H CGC Arg/R C
CTA Leu/L CCA Pro/P CAA Gln/Q CGA Arg/R A
CTG Leu/L CCG Pro/P CAG Gln/Q CGG Arg/R G
A ATT Ile/I ACT Thr/T AAT Asn/N AGT Ser/S T
ATC Ile/I ACC Thr/T AAC Asn/N AGC Ser/S C
ATA Ile/I ACA Thr/T AAA Lys/K AGA Arg/R A
ATG Met/M(開始) ACG Thr/T AAG Lys/K AGG Arg/R G
G GTT Val/V GCT Ala/A GAT Asp/D GGT Gly/G T
GTC Val/V GCC Ala/A GAC Asp/D GGC Gly/G C
GTA Val/V GCA Ala/A GAA Glu/E GGA Gly/G A
GTG Val/V GCG Ala/A GAG Glu/E GGG Gly/G G
参考:ヒトの必須・準必須・非必須アミノ酸の区別  → 20種類のアミノ酸
●疎水性インデックス順
ARG LYS ASN ASP GLN GLU HIS PRO TYR TRP SER THR GLY ALA MET CYS PHE LEU VAL ILE
●有機概念図I/O値順(特性基 R)
ASN SER ASP GLN GLU THR ARG HIS GLY LYS TYR TRP CYS MET PRO PHE ALA VAL LEU ILE


アミノ酸残基の疎水性インデックスとI'/O'値の比較(Glyを除く)


※参考(携帯版コドン表) → mRNADNA


●話題1:tRNA擬態タンパク質


図3 tRNA擬態タンパク質の例(下記文献p.21図2を参考に作成;PDB部分データリストにもデータ収録)
[上]左から,RRF;(1eh1_A),eRF1(1dt9_A)
[中]左から,EF-G(1dar_A),tRNA(ここでは1ml5_BC),EF-Tu tRNA 複合体(1ttt_AD)
[下]RF2(1gqe_A;原報と分子の向きが異なる)


●話題2:[GADV]-タンパク質ワールド仮説


図4 [GADV]-タンパク質ワールド仮説


GNC原初遺伝暗号
  第2文字  
U C A G



G GUC Val/V GCC Ala/A GAC Asp/D GGC Gly/G C


長沼 毅・井田 茂,「地球外生命 われわれは孤独か」,岩波新書(2014)のp.39でも紹介。


アミノ酸および特性基の親水性・疎水性(特性基 R のI/O値順)
有機概念図有機概念図簡易計算機
アミノ酸 特性基 R hydropathy
index
極性%
log P 酸性・塩基性 極性・非極性 Cleftの分類 等電点
O I I/O
Val V バリン 50 0 0 4.2 5.9 -2.26 中性 非極性(疎水性) Aliphatic 5.96
Ala A アラニン 20 0 0 1.8 8.1 -2.85 中性 非極性(疎水性) Aliphatic 6.00
Gly G グリシン 0 0 -0.4 9.0 -3.21 中性 非極性(疎水性) Pro & Gly 5.97
Asp D アスパラギン酸 40 150 3.750 -3.5 13.0 -3.89 酸性 極性(酸性) Negative 2.77
% 宮田隆,「分子からみた生物進化 DNAが明かす生物の歴史」,p.89,講談社ブルーバックス(2014) より。

  
[左]20種類のアミノ酸中のGADV仮説4アミノ酸(Val・Ala・Gly・Asp) [右]JmolトピックスからPDB 6O7SのChain A・BのGADV仮説4アミノ酸強調表示


アミノ酸のコンホメーション選択性(p.41図9関連)
「タンパク質の構造と機能 」,メディカル・サイエンス・インターナショナル(2005) …図1-20の表から逆パターンの数値を除いたもの
※第1章『配列から構造へ』:原文(From Sequence to Structure)[PDF]
※元データ: Williams, R.W. et al. : Biochim. Biophys. Acta , 916, 200-204 (1987).
※参考:1文字アミノ酸配列から各種HTMLデータを作成する秀丸マクロ
  α-ヘリックス β-ストランド
Glu 1.59 0.52
Ala 1.41 0.72
Leu 1.34 1.22
Met 1.30 1.14
Gln 1.27 0.98
Lys 1.23 0.69
Arg 1.21 0.84
His 1.05 0.80
Val 0.90 1.87
Ile 1.09 1.67
Tyr 0.74 1.45
Cys 0.66 1.40
Trp 1.02 1.35
Phe 1.16 1.33
Thr 0.76 1.17
Gly 0.43 0.58
Asn 0.76 0.48
Pro 0.34 0.31
Ser 0.57 0.96
Asp 0.99 0.39


PDBデータ1c9eの二次構造とコンホメーション選択性表示のアニメーション(生体分子の構成元素で作成)