開始コドンとは？AUG（メチオニン）が翻訳を始めるしくみと終止コドンとの違いを臨床遺伝専門医が解説

開始コドンとは、mRNAの上で「ここからタンパク質をつくり始める」と示す3つの塩基の並びのことで、ふつうはAUGです。AUGはアミノ酸のメチオニンを指定するので、できたばかりのタンパク質の先頭はメチオニンになります。DNAの配列で書くとATGです。この記事では、終止コドン（UAA・UAG・UGA）との違いと覚え方、リボソームが開始コドンを見つけるしくみ、原核生物との違い、そして遺伝子検査の結果に出てくる「開始コドンの変異」の読み方までを解説します。

開始コドンとは？AUGがメチオニンを指定する「翻訳の始まりの合図」

開始コドンは、mRNA（メッセンジャーRNA）の上で、タンパク質合成（翻訳）が始まる位置を示すコドンです。コドンは塩基3つの組で、1つのコドンが1つのアミノ酸、または「翻訳の終わり」を指定します。

ヒトを含むほとんどの生物で、開始コドンはAUGです。標準の遺伝暗号では、AUGはメチオニンを指定する唯一のコドンで、終止コドンはUAA・UAG・UGAの3つです[1]。開始コドンのAUGから3塩基ずつ区切って読む位置（読み枠）が決まり、そこから終止コドンまでがタンパク質に翻訳されます。

開始コドンと終止コドンの違い・覚え方

開始コドンと終止コドンは、どちらも翻訳の「区切り」を示しますが、はたらきが違います。いちばん大きな違いは、開始コドンはアミノ酸（メチオニン）を指定するのに対し、終止コドンはどのアミノ酸も指定しないことです。

なお、AUGは翻訳の最初だけでなく、タンパク質の途中にあるメチオニンも指定します。翻訳の最初のAUGを読みとるのは、開始専用のtRNA（真核生物ではMet-tRNAi）です[3][6]。

DNAではATG、鋳型鎖ではCAT

RNAはT（チミン）の代わりにU（ウラシル）を使うので、mRNAのAUGはDNAの配列ではATGと書きます。遺伝子の配列を書くときはふつう、mRNAと同じ並びになるほうのDNA鎖（コード鎖）で書くので、遺伝子の配列表や検査の報告書ではATGとして出てきます。mRNAをつくるときに読まれるほうの鎖（鋳型鎖・アンチセンス鎖）では、ATGと向かい合う配列は5’→3’の向きでCATになります。

AUG以外の開始コドンもある

開始コドンはほとんどがAUGですが、例外もあります。標準の遺伝暗号表でも、UUGとCUGが開始コドンになりうると記載されています[1]。真核生物では、AUG以外のコドン（CUGなど）から翻訳が始まる例が、これまで考えられていたより多いことがリボソームの位置を調べる方法でわかってきており、発生やストレスのときのタンパク質づくりの調節にかかわること、がんや神経変性疾患との関係も報告されています[7]。

また、ヒトのミトコンドリアゲノムは核の遺伝子と少し違う遺伝暗号を使っており、AUGのほかにAUA・AUUも開始コドンとして使われます[1]。

開始コドンはどうやって認識されるのですか

真核生物では、リボソームの小さいほうの部品（40Sサブユニット）が、mRNAの先頭（5’末端）側から3塩基ずつ順に読み進め（スキャニング）、AUGを探します。これをスキャニング機構といいます[3]。

模式図。出典：Hinnebusch（Annu Rev Biochem, 2014）[3]をもとに作成。

① 40Sサブユニットには、eIF2というタンパク質がGTPと開始用のtRNA（メチオニンを運ぶMet-tRNAi）と組んだ複合体のほか、eIF1・eIF1A・eIF3・eIF5などの翻訳開始因子が集まります。② この複合体がmRNAの先頭に結合し、AUGを探して読み進めます。③ AUGにたどり着くと、開始用tRNAのアンチコドンがAUGと塩基対をつくり、eIF2-GDPが離れます。④ そこに大きいほうの部品（60Sサブユニット）が合体して80Sリボソームとなり、翻訳が始まります[3]。eIF2のはたらきがストレスで調節されるしくみはeIF2αキナーゼと統合的ストレス応答で解説しています。

「最初のAUG」とは限らない：コザック配列

リボソームが選ぶのは、原則として先頭から見て最初のAUGですが、AUGのまわりの配列によって選ばれやすさが変わります。脊椎動物の699のmRNAを調べた研究では、翻訳開始のまわりの共通配列は（GCC）GCCA/GCCATGGで、とくにAUGの3つ上流（−3の位置）がプリン（AまたはG）であることが最もよく保たれており、97%のmRNAでプリンでした[2]。この配列をコザック配列といいます。

AUGより前の部分は5’非翻訳領域（5’UTR）と呼ばれ、タンパク質にはなりませんが、その長さや構造、途中にあるAUG（上流AUG）が翻訳の効率に影響します。同じ研究では、上流AUGを持つmRNAは10%未満でした[2]。

転写開始点と開始コドンの違い

転写開始点と開始コドンは、名前は似ていますが、働く段階も、ある場所も違います。転写開始点はDNAの上で転写（DNAからmRNAをつくること）が始まる位置、開始コドンはmRNAの上で翻訳（mRNAからタンパク質をつくること）が始まる位置です。

転写開始点から開始コドンまでのあいだは、mRNAにはなるもののタンパク質にはならない5’非翻訳領域です。つまり、mRNAの先頭＝転写開始点、タンパク質の先頭＝開始コドンで、2つは同じ位置ではありません。この流れ全体はセントラルドグマとして整理されています。

開始コドンとプロモーターの違い

プロモーターはDNAの上にある「転写のスイッチ」にあたる領域で、RNAポリメラーゼや転写因子が結合して、遺伝子をmRNAに写しとる作業を始めさせます。プロモーター自体はふつうmRNAには写しとられません。

これに対して開始コドンは、写しとられたmRNAの中にある「翻訳のスタート地点」です。順番でいえば、プロモーター（転写のスイッチ）→ 転写開始点（mRNAの先頭）→ 5’非翻訳領域 → 開始コドン（タンパク質の先頭）と並びます。プロモーターは「どれだけmRNAをつくるか」、開始コドンとそのまわりの配列は「mRNAのどこから、どれだけタンパク質をつくるか」にかかわります。

開始コドン（通常はAUG）で指示されるメチオニンの除去

開始コドンのおかげで、できたばかりのタンパク質の先頭（N末端）はメチオニンになります。けれども、完成したタンパク質の先頭がいつもメチオニンとは限りません。翻訳のあとで先頭のメチオニンが外されることがあり、これをN末端メチオニン除去（NME）といいます。NMEは細菌や下等な真核生物では生きるのに欠かせないしくみで、タンパク質の寿命（分解されるまでの時間）の調節にもかかわることがわかってきています[8]。

大腸菌では、最初に入るのはホルミル基がついたメチオニン（ホルミルメチオニン）で、多くの場合、翻訳のあとでホルミル基とメチオニンの両方が外されます[6]。このように、翻訳のあとでタンパク質に加わる変化は翻訳後修飾の一つとして扱われます。

開始コドンがメチオニンな理由とは？

結論から言うと、答えは2段階あります。しくみとしての答えは「開始専用のtRNAがメチオニンを運ぶから」です。一方で、進化の中でなぜメチオニンに決まったのかには、決定的な答えがありません。そして意外なことに、実験ではメチオニン以外のアミノ酸からでも翻訳を始められることが示されています。

なぜ開始コドンはメチオニンなのか／ほかのアミノ酸ではダメなのか

① 開始専用のtRNAが、メチオニンを運ぶ
翻訳を始めるときは、タンパク質の途中のメチオニンを運ぶtRNAとは別の、開始専用のtRNA（開始tRNA）が使われます。真核生物ではMet-tRNAiがeIF2と組んでリボソームに運ばれ[3]、細菌ではホルミル基の付いたfMet-tRNAがリボソームのP部位に直接結合します[6]。開始コドンを読むのがこの開始tRNAなので、先頭にはメチオニンが入ります。

細菌では、AUGとは1文字違いのGUGやUUGから始まるときも、読むのは同じ開始tRNA（fMet-tRNA）で、最初に入るのはホルミルメチオニンです[6]。真核生物でも、AUG以外のコドンから始まる翻訳の多くはMet-tRNAiを使ってメチオニンから始まります。ただし例外もあり、CUGからロイシン、GUGからバリンで始まる例も報告されています[7]。

② ほかのアミノ酸ではダメなのか → 実験ではダメではない
開始tRNAのアンチコドン（コドンを読む3文字）を変えると、メチオニン以外のアミノ酸から翻訳を始められることが実験で示されています。大腸菌では、開始tRNAのアンチコドンをCAUからCUAに変えると、本来は終止コドンのUAGから翻訳が始まり、入ったのはメチオニンではなくグルタミンだと考えられました。生きた大腸菌の中でも、UAGからの開始はAUGの60〜70%の効率でした[11]。哺乳類の培養細胞でも、アンチコドンを変えた開始tRNAで、GUCからバリンで翻訳が始まりました。ただし、CAGからグルタミンで始める開始はごくわずかしか起こりませんでした[12]。

つまり、メチオニンでなければ化学的に翻訳を始められない、というわけではありません。どのアミノ酸が先頭に入るかは、主に「開始tRNAがどのコドンを読み、どのアミノ酸を付けて運ぶか」で決まっています。

③ なぜメチオニンに固まったのか → 決定的な答えはない
では、なぜ生物は開始のアミノ酸をメチオニンに決めたのでしょうか。これには決定的な答えがありません。遺伝暗号そのものについては、Crickが1968年に、コドンとアミノ酸の割り当ては「偶然」で決まり、いったん決まると変えれば致命的になるので固定された、という「凍結された偶然（frozen accident）」説があります[13]。

3つの生物のグループ（細菌・古細菌・真核生物）の158種のtRNAを比べた研究では、開始tRNAの祖先はメチオニンのtRNAではなく、プロリン・グルタミン酸・トレオニンのtRNAだった可能性が示されました。また、メチオニンが開始のアミノ酸に選ばれたのは、翻訳開始の調節にかかわる「一炭素代謝」とメチオニンがつながっているためだ、という説があります[14]。

臨床遺伝専門医としては、次の3つのことも、メチオニンが開始のアミノ酸として定着したことに関係しているのではないかと考えています。

• 標準の遺伝暗号では、AUGはメチオニンだけを指定し、メチオニンを指定するのもAUGだけなので[1]、「始まりの合図」がほかのアミノ酸と紛れにくいこと。
• 細菌では、開始のメチオニンにホルミル基を付けてfMetにすることで、開始tRNAが開始因子IF2に選ばれやすくなり、伸長の段階には使われにくくなるので[6]、開始のメチオニンと途中のメチオニンを区別できること。
• 先頭のメチオニンは、翻訳のあとで切り取られることがあるので（N末端メチオニン除去）[8]、「とりあえずメチオニンで始めて、要らなければ後で外す」というしくみとセットになっていること。

ただし、この3つが定着の理由だと直接示した研究は確認できていません。確立した説ではなく、わかっている事実から考えた見方としてお読みください。

原核生物の開始コドン

原核生物（細菌など）でも開始コドンの多くはAUGですが、AUG以外の開始コドンが使われる割合が真核生物より目立ちます。大腸菌では、開始コドンの約90%がAUG、約8%がGUG、約1%がUUGと報告されています[6]。どの開始コドンから始まっても、最初に入るのはホルミルメチオニンです[6]。

シャイン・ダルガルノ配列が開始コドンの目印になる

原核生物には、真核生物のように5’末端から読み進める方法とは別の目印があります。開始コドンの少し上流にあるシャイン・ダルガルノ（SD）配列です。大腸菌のmRNAでは、SD配列（GGAGG）がふつう開始コドンの7±2塩基上流にあり[6]、リボソームの16S rRNAの3’末端の配列と塩基対をつくります[5][6]。こうしてリボソームの小サブユニットが開始コドンの近くに置かれ、開始用tRNA（fMet-tRNA）がP部位でAUGと対合して翻訳が始まります[6]。

開始コドンの変異と遺伝子検査の読み方

開始コドンのATGが別の配列に変わると、その位置から翻訳が始まらなくなることがあります。これは遺伝子検査の報告書に出てくることがある変化で、臨床遺伝学では開始コドンの変異（start-loss、開始コドン消失）と呼びます。

報告書の「p.Met1?」「p.0」の意味

遺伝子の変化の書き方の国際ルール（HGVS命名法）では、開始コドン（タンパク質の1番目のメチオニン＝Met1）の変化について、タンパク質がどうなるか予測できない場合はp.(Met1?)、タンパク質がつくられないと考えられる場合はp.0と書きます。開始コドンの変化を「p.Met1Thr」のように1つのアミノ酸が置きかわったかのように書くのは、翻訳への影響を正しく表していないので使わないとされています[9]。

病的かどうかの判断は「別の開始コドン」があるかで変わる

開始コドンが使えなくなっても、少し下流にある別のATG（同じ読み枠のメチオニン）から翻訳が始まり、先頭が少し短いタンパク質ができることがあります。そのため、開始コドンの変異は、ナンセンス変異やフレームシフト変異と同じようには扱われません。

バリアントの病的意義を5段階で判定するACMGガイドライン[4]には、遺伝子の働きが失われる変化（機能喪失型変異）を強い根拠とする「PVS1」という基準があります。ClinGenの作業部会は、開始コドンの変異にPVS1を「非常に強い」「強い」の強さで使うことは一般に勧めず、次のように使い分けるよう推奨しています[10]。

つまり、報告書に開始コドンの変化が書かれていても、それだけで「病気の原因」と決まるわけではありません。下流に代わりの開始コドンがあるか、その遺伝子でどのような病的バリアントが報告されているかを調べたうえで判断されます。ミスセンス変異などほかの種類の変化との違いも含めて、結果の意味は遺伝カウンセリングで臨床遺伝専門医と確認することが大切です。

よくある質問（FAQ）

関連記事

参考文献

• [1] National Center for Biotechnology Information. The Genetic Codes（1. The Standard Code／2. The Vertebrate Mitochondrial Code）. [NCBI]
• [2] Kozak M. An analysis of 5′-noncoding sequences from 699 vertebrate messenger RNAs. Nucleic Acids Res. 1987;15(20):8125-8148. [DOI 10.1093/nar/15.20.8125] PMID: 3313277
• [3] Hinnebusch AG. The scanning mechanism of eukaryotic translation initiation. Annu Rev Biochem. 2014;83:779-812. [DOI 10.1146/annurev-biochem-060713-035802] PMID: 24499181
• [4] Richards S, Aziz N, Bale S, et al. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology. Genet Med. 2015;17(5):405-424. [DOI 10.1038/gim.2015.30] PMID: 25741868
• [5] Shine J, Dalgarno L. The 3′-terminal sequence of Escherichia coli 16S ribosomal RNA: complementarity to nonsense triplets and ribosome binding sites. Proc Natl Acad Sci U S A. 1974;71(4):1342-1346. [DOI 10.1073/pnas.71.4.1342] PMID: 4598299
• [6] Laursen BS, Sørensen HP, Mortensen KK, Sperling-Petersen HU. Initiation of protein synthesis in bacteria. Microbiol Mol Biol Rev. 2005;69(1):101-123. [DOI 10.1128/MMBR.69.1.101-123.2005] PMID: 15755955
• [7] Kearse MG, Wilusz JE. Non-AUG translation: a new start for protein synthesis in eukaryotes. Genes Dev. 2017;31(17):1717-1731. [DOI 10.1101/gad.305250.117] PMID: 28982758
• [8] Giglione C, Boularot A, Meinnel T. Protein N-terminal methionine excision. Cell Mol Life Sci. 2004;61(12):1455-1474. [DOI 10.1007/s00018-004-3466-8] PMID: 15197470
• [9] HGVS Nomenclature. Protein: Substitution（translation initiation codon）. Version 21.1.5. [HGVS Nomenclature]
• [10] Abou Tayoun AN, Pesaran T, DiStefano MT, et al. Recommendations for interpreting the loss of function PVS1 ACMG/AMP variant criterion. Hum Mutat. 2018;39(11):1517-1524. [DOI 10.1002/humu.23626] PMID: 30192042
• [11] Varshney U, RajBhandary UL. Initiation of protein synthesis from a termination codon. Proc Natl Acad Sci U S A. 1990;87(4):1586-1590. [DOI 10.1073/pnas.87.4.1586] PMID: 2406724
• [12] Drabkin HJ, RajBhandary UL. Initiation of protein synthesis in mammalian cells with codons other than AUG and amino acids other than methionine. Mol Cell Biol. 1998;18(9):5140-5147. [DOI 10.1128/MCB.18.9.5140] PMID: 9710598
• [13] Crick FH. The origin of the genetic code. J Mol Biol. 1968;38(3):367-379. [DOI 10.1016/0022-2836(68)90392-6] PMID: 4887876
• [14] Bhattacharyya S, Varshney U. Evolution of initiator tRNAs and selection of methionine as the initiating amino acid. RNA Biol. 2016;13(9):810-819. [DOI 10.1080/15476286.2016.1195943] PMID: 27322343

※本記事は一般の方に向けた情報提供を目的とするもので、個別の診断・検査の選択を示すものではありません。検査結果については臨床遺伝専門医にご相談ください。

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この記事の監修・執筆者：仲田 洋美

（臨床遺伝専門医／がん薬物療法専門医／総合内科専門医）

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ミネルバクリニック院長。1995年に医師免許を取得後、 臨床遺伝学・内科学・腫瘍学を軸に診療を続けてきました。 当サイトの記事は、院長が自ら執筆し、医学的な内容を確認してから公開しています。

出生前診断（NIPT・確定検査・遺伝カウンセリング）においては、 検査結果の数値そのものだけでなく、 「結果をどう受け止め、どう生きるか」までを医療の責任と捉え、 一貫した遺伝カウンセリングと医学的支援を行っています。

ハイティーンの時期にベルギーで過ごし、 日本人として異文化の中で生活した経験があります。 価値観や宗教観、医療への向き合い方が国や文化によって異なることを体感しました。 この経験は現在の診療においても、 「医学的に正しいこと」と「その人にとって受け止められること」の両立を考える姿勢の基盤となっています。

また、初めての妊娠・出産で一卵性双生児を妊娠し、 36週6日で一人を死産した経験があります。 その出来事は、妊娠・出産が女性の心身に与える影響の大きさ、 そして「トラウマ」となり得る体験の重みを深く考える契機となりました。 現在は、女性を妊娠・出産のトラウマから守る医療を使命の一つとし、 出生前診断や遺伝カウンセリングに取り組んでいます。

出生前診断は単なる検査ではなく、 家族の未来に関わる重要な意思決定です。 年齢や統計だけで判断するのではなく、 医学的根拠と心理的支援の両面から、 ご家族が後悔の少ない選択をできるよう伴走することを大切にしています。

日本人類遺伝学会認定 臨床遺伝専門医／日本内科学会認定 総合内科専門医／ 日本臨床腫瘍学会認定 がん薬物療法専門医。 2025年には APAC地域における出生前検査分野のリーダーとして国際的評価を受け、 複数の海外メディア・専門誌で特集掲載されました。

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