アミノ酸の語られない歴史

20種類のアミノ酸がタンパク質を構成する理由と、それぞれの化学的性質の多様性を学ぶ。

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「なんで、アミノ酸は20種類なの?」

奏が表を見つめた。

トーマが答えた。「偶然じゃないはず。進化の結果だ」

零が補足した。「もっと多くてもいいし、少なくてもいい。でも20が選ばれた」

「共通点は?」

「アミノ基とカルボキシル基を持つ」零が図を描いた。「これが基本構造」

「じゃあ、違いは?」

「側鎖。Rグループと呼ばれる」

トーマがリストを指差した。「グリシンは水素一つだけ。最小だ」

「シンプル」奏が言った。

「でも、トリプトファンは複雑な環構造を持つ」

零が続けた。「この多様性が、タンパク質の機能を生む」

奏が質問した。「どんな多様性?」

「まず、疎水性と親水性」零が説明した。

「油と水?」

「そう。ロイシン、イソロイシン、バリン…疎水性側鎖。水を避ける」

トーマが補足した。「これらはタンパク質の内部に隠れる」

「なんで?」

「水溶液中で、疎水性部分が内側に集まる。それがタンパク質の折りたたみを決める」

零が別の例を出した。「一方、セリン、スレオニンは親水性。水酸基を持つ」

「水と仲良し?」

「表面に出る。水と相互作用する」

奏がノートに書いた。「位置が決まる理由」

「そう」トーマが頷いた。「疎水性効果が、立体構造の主要因だ」

零が続けた。「次に、荷電。アスパラギン酸とグルタミン酸は酸性」

「マイナス電荷?」

「生理的pHで、カルボキシル基が解離する」

「リジン、アルギニンは塩基性」トーマが付け加えた。「プラス電荷」

「電荷があると?」

「イオン結合ができる。塩橋と呼ばれる」零が説明した。

「タンパク質を安定化する?」

「そう。それに、酵素の活性部位でも重要だ」

奏が質問した。「システインは?」

「特別」トーマが興奮した。「ジスルフィド結合を作る!」

「ジスルフィド?」

零が図を描いた。「二つのシステインの硫黄が共有結合する」

「それで?」

「タンパク質を強固に固定する。髪の毛のパーマも、これを利用してる」

奏が驚いた。「パーマが化学?」

「ジスルフィド結合を切って、再形成する」

トーマが続けた。「プロリンも特殊。環状構造だ」

「なんで特殊?」

「タンパク質の柔軟性を制限する。折れ曲がりを作る」

零が補足した。「コラーゲンに多い。三重らせん構造を支える」

奏が質問した。「芳香族アミノ酸は?」

「フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン」零が答えた。「ベンゼン環を持つ」

「何に使う?」

「光を吸収する。タンパク質濃度測定に使われる」

トーマが付け加えた。「それに、疎水性コアを作る」

「メチオニンは?」

「開始コドン」零が言った。「タンパク質合成の最初のアミノ酸」

「特別な役割?」

「そう。遺伝暗号で、AUGはメチオニンを指定する」

奏が表を見直した。「20種類、全部に意味がある」

「それぞれが、独自の役割を持つ」トーマが頷いた。

零が静かに言った。「でも、不思議なのは、なんで20なのか」

「他の数じゃダメ?」

「化学的には可能。実際、稀に21番目のアミノ酸が使われる」

「21番目?」

「セレノシステイン。特殊な遺伝暗号で組み込まれる」

トーマが続けた。「でも、基本は20。これが最適だったんだ」

「進化の答え?」

「何億年もの実験の結果」零が言った。

奏が感動した。「20種類のアルファベットで、無限の文章が書ける」

「そう」トーマが笑った。「タンパク質という文章だ」

零が頷いた。「多様性と経済性のバランス。それが20という数字」

三人は沈黙した。

20のアミノ酸。

それぞれが歴史を持ち、物語を持つ。

生命の文字として、選ばれた20。