「アミノ酸配列：機能を秘めた“暗号”」（第1回）
タンパク質って、そもそも何？
「タンパク質」と聞くと、まず思い浮かぶのは食べ物や栄養の話かもしれません。
でも実は、タンパク質は私たちの身体の中で
動く・反応する・形をつくる ―
そんな大切な“働き手”として活躍している分子です。
科学の言葉では、タンパク質は「高分子」と呼ばれます。
これは、小さなパーツがたくさんつながってできた大きな分子という意味で、
サイズは数ナノメートル（100万分の1ミリメートル）から、
1000ナノメートルを超えるものまでさまざまです。
アミノ酸という「たった20種類の部品」
このタンパク質をつくっているのが、「アミノ酸」と呼ばれる小さな分子たち。
驚くことに、たった20種類のアミノ酸の組み合わせだけで、
地球上にある無数のタンパク質が作られているのです！
アミノ酸は、中心となる炭素原子（C）に
以下の4つが結びついた構造を持っています：
- アミノ基（−NH₂）：弱いアルカリ性
- カルボキシル基（−COOH）：弱い酸性
- 水素原子（−H）
-
側鎖：アミノ酸ごとに異なる部分で、
その性質を決めるカギ
このような構造をもつことで、
アミノ酸はそれぞれ異なる“性格”を持つようになります。
L型とD型―鏡のようなふたつの形
さらにおもしろいのは、アミノ酸には
「鏡に映したような2つの形（光学異性体）」があること（図1）。
自然界のタンパク質では、ほぼすべてが
「L型」というタイプのアミノ酸だけでできているのです。
不思議ですよね？
並び順に意味がある！アミノ酸配列の力
アミノ酸は、「脱水縮合」という反応で鎖のようにつながり、
「ポリペプチド鎖」や「タンパク質」になります（図2）。
このときの並び順（アミノ酸配列）こそが、
タンパク質の性質と働きを決める最大のカギなのです。
たとえば、糖尿病の治療に欠かせないホルモン「インスリン」は、
わずか51個のアミノ酸からできている小さなタンパク質。
その配列を世界で初めて明らかにしたのが、
フレデリック・サンガー博士です。
1958年にノーベル化学賞を受賞しました。
アミノ酸の並びは、まさに生命の“暗号”。
20世紀の生命科学では、
その暗号を読み解くことが大きなテーマだったのです。
遺伝子からタンパク質へ ― 情報の流れ
21世紀の今では、DNAの塩基配列
（A・T・G・Cの並び）を読むことで、
そこから導かれるアミノ酸配列も
すぐに予測できるようになりました。
この流れは「セントラルドグマ」と呼ばれます：
DNA → RNA → タンパク質
これにより、ヒトをはじめさまざまな生き物が、
どんなタンパク質を作るかを
“設計図”レベルで把握できるようになったのです。
アミノ酸配列に、まだ見ぬヒミツが
とはいえ、アミノ酸配列がわかるだけでは、
タンパク質のすべてを理解することはできません。
最近の研究では、タンパク質の特定のアミノ酸に対して、
「修飾」と呼ばれる変化 ―
たとえば、アミノ酸以外の物質が結合したり、
化学的に性質が変わったりすること ―
が起こることが明らかになってきました。
こうした修飾が、タンパク質の働きを調整したり、
病気の発症に関わっていたりすることも
分かりはじめています。
だからこそ、配列の情報だけでは見えてこない、
タンパク質の「かたち」や「動き」そのものを
“目で見る”ことが、
ますます重要になってきているのです。
一緒に探検してみませんか？
この連載では、タンパク質という不思議な世界を、
全12回にわたって探っていきます。
研究の世界に興味を持ち始めた方も、
初めて生物の仕組みに触れる方も、
ぜひこの旅にご一緒ください。
きっと、新しい発見と驚きが待っているはずです。
著者プロフィール
高尾敏文
大阪大学名誉教授・理学博士。
学部4年時から定年退職まで大阪大学蛋白質研究所に所属し、
一貫してタンパク質化学・構造生物学の研究と教育に従事。
現在は同研究所特任教授（非常勤）および
株式会社リガク プロダクト本部ライフサイエンス フェローを務める。
2022年にはキューバ・ハバナ大学から
生化学の名誉博士号を授与された。
