コドン
コドンは、厳密には実際のタンパク質の設計図として機能するmRNA中に存在している、アミノ酸1個に対応したヌクレオチドの塩基3個の配列のことを指す。RNAのヌクレオチドの塩基は、A(アデニン)、C(シトシン)、G(グアニン)、U(ウラシル)の4種類がある。そして、mRNA中の塩基の配列は、細胞で遺伝情報を保持しているDNAから転写されて作製されるので、コドンをDNA中の塩基の配列と考えることもできる。その場合、塩基のU(ウラシル)をT(チミン)に置き換えて読む。
DNAの構造がジェームズ・ワトソン、フランシス・クリック、モーリス・ウィルキンス、ロザリンド・フランクリンらによって解明されたあと、タンパク質が生体内でどのようにコードされているかということの解明に向けて真剣な努力が払われた。ジョージ・ガモフは、生体の細胞内でタンパク質をコードするのに用いられている20ほどの異なるアミノ酸を指定するのに3文字の暗号が用いられていると仮定した(なぜなら4が少なくとも20以上であるようなnは3が最小だから)。コドンがまさにDNAの3塩基に対応しているという事実を最初に示したのはクリックとシドニー・ブレナーらの実験である 。はじめて一つのコドンを明らかにしたのは1961年、アメリカ国立衛生研究所のマーシャル・ニーレンバーグとハインリッヒ・マッタイであった 。彼らは無細胞系でポリウラシルRNA配列(これは生化学的記号でUUUUU....と表される)を翻訳した。
塩基が4つあるトリプレットコドンで少なくとも21の異なったコードを実現しなければならない。例えばコドンが2つの塩基だったら16アミノ酸しかコードできない(4=16であるから)。少なくとも21コード必要なので4=64のコドンが実現できてしまうことになって、縮重が起こるのが当然となる。
遺伝コードはこのような性質によって点突然変異のようなエラーに堪えるものとなっている。例えば、理論上4重縮重のあるコドンは3番目の位置の点突然変異がどのように起こっても問題はない。実際は多くの生物でコドンの利用の偏りがこのことに制限を与えるが。2重縮重のあるコドンは3番目の位置の可能な3つの点突然変異のうち1つが起こっても問題はない。トランジション突然変異(プリンからプリンへの、あるいはピリミジンからピリミジンへの突然変異)のほうがトランスバージョン突然変異(プリンからピリミジンへの突然変異、あるいはその逆)よりも起こりやすいから、このような2重縮重位置でのプリンの同等性あるいはピリミジンの同等性は、エラーに強い性質が付け加わることになる。
冗長性のもたらす実際上の結果は、エラーが遺伝コードに起こってもそれはサイレントであって、同じアミノ酸への置換しか起こさないから、タンパク質が変化して疎水性や親水性に変化を及ぼすというようなことはなく、タンパク質に影響の及ばないエラーであるということである。