東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻の宮地亮多大学院生（博士課程）と市橋伯一教授（兼：同研究科附属先進科学研究機構／同大学生物普遍性連携研究機構）は、遺伝暗号表を再編成しても、変異に対する頑強性は大きくは損なわれないことを明らかにしました。
　地球上のほぼすべての生物は標準遺伝暗号と呼ばれる共通のルールに従ってタンパク質を合成しています。この標準遺伝暗号では20種類のアミノ酸が64種類のコドン（遺伝情報の3文字の単位）に非ランダムに割り当てられており、物理化学的性質が近いアミノ酸どうしが同じ行や列に割り当てられる傾向があります（図）。この配置がなぜすべての生物で普遍的に保存されているかは、生物学の大きな謎の一つです。有力な仮説の一つが「誤り最小化仮説」です。この仮説によれば、標準遺伝暗号のアミノ酸配置は、１塩基変異や翻訳ミスによる悪影響を最小化するように（つまり変異に対して頑強になるように）自然選択を受けてきた、と考えられています。なぜなら、同じ性質のアミノ酸が近くに配置されていれば、1塩基変異や翻訳ミスがあっても同じ行や列のアミノ酸に変わるだけのため、その影響は小さくなると期待されるからです。多くの理論的研究がこれを支持してきましたが、実験的な検証は非常に困難でした。なぜなら、地球上の生物はほぼ同一の遺伝暗号を使っているため、遺伝暗号表を変えて検証することができないからです。
　本研究チームは、試験管内で再構成された大腸菌の翻訳系を用いて、コドン配置が異なる10種類の非標準遺伝暗号を人工的に構築することに成功しました。これらの遺伝暗号を用いてランダムに変異を導入した遺伝子ライブラリーを翻訳し、3種類のレポータータンパク質（β-ガラクトシダーゼ、ホタルルシフェラーゼ、mStayGold）の機能を定量しました。その結果、変異導入によるタンパク質機能の低下は、遺伝暗号の種類によらずほぼ同程度であることが明らかになりました。すなわち、本研究で試験した変異コスト（突然変異がアミノ酸の物理化学的性質に与える変化の指標）の範囲内では、遺伝暗号の配置を変化させても変異に対するタンパク質機能の頑強性は有意に変化しないという直接的な実験的証拠が得られました。本成果は、変異に対する誤り最小化仮説を支持しないとともに、遺伝暗号の再設計がタンパク質機能の頑健性を大きく損なわないことから、遺伝暗号工学や合成生物学の新たな応用展開に向けた重要な基盤ともなります。
　本研究成果は、2026年5月19日（日本時間16時）に英国科学誌「eLife」で公開されました。