コドンの縮重または冗長性[ 1 ]は、遺伝暗号の冗長性であり、アミノ酸を指定する3塩基対のコドン組み合わせの多様性として現れる。遺伝暗号の縮重は、同義変異の存在を説明するものである。[ 2 ]:第15章
遺伝暗号の縮重はラゲルクヴィストによって発見された。[ 3 ]例えば、コドンGAAとGAGはどちらもグルタミン酸を指定し、冗長性を示すが、どちらも他のアミノ酸を指定しないため、曖昧ではなく、曖昧さを示さない。
1つのアミノ酸をコードするコドンは、3つの位置のいずれにおいても異なる可能性がありますが、多くの場合、この違いは2番目または3番目の位置にあります。[ 4 ]例えば、アミノ酸グルタミン酸はGAAおよびGAGコドンによって指定され(3番目の位置で違い)、アミノ酸ロイシンはUUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUGコドンによって指定され(1番目または3番目の位置で違い)、アミノ酸セリンはUCA、UCG、UCC、UCU、AGU、AGCによって指定されます(1番目、2番目、または3番目の位置で違い)。[ 2 ]: 521-522
縮重は、コード可能なアミノ酸よりもコドンの数が多いために生じる。例えば、1つのコドンに2つの塩基があるとすると、コードできるアミノ酸は16種類しかない(4²=16)。少なくとも21種類のコード(20種類のアミノ酸と終止コドン)が必要であり、次に多い塩基数は3つであるため、4³は64種類のコドンを意味し、何らかの縮重が存在する必要がある。[ 2 ]: 521-522
コドンの位置は、その位置で可能な4種類のヌクレオチド(A、C、G、T)のうちn種類だけが同じアミノ酸を指定する場合、n重縮重部位と呼ばれる。4重縮重部位におけるヌクレオチド置換は常に同義置換であり、アミノ酸に変化はない。[ 2 ]: 521-522
縮重度の低い部位では、置換の一部で非同義変異が生じる。3重縮重部位の例(そして唯一の例)は、イソロイシンコドンの3番目の位置である。AUU、AUC、AUAはすべてイソロイシンをコードするが、AUGはメチオニンをコードする。計算においては、この位置はしばしば2重縮重部位として扱われる。[ 2 ]: 521-522
ある位置が非縮重であるとは、その位置でのいかなる突然変異もアミノ酸を変化させる場合をいう。例えば、メチオニンのAUGの3つの位置はすべて非縮重である。なぜなら、メチオニンをコードするコドンはAUGのみだからである。トリプトファンのUGGについても同様である。[ 2 ]: 521-522
6つの異なるコドンによってコードされるアミノ酸は、セリン、ロイシン、アルギニンの3種類です。そのうち、1つのコドンによって指定されるアミノ酸は2種類のみです。1つはアミノ酸メチオニンで、翻訳開始も指定するコドンAUGによって指定されます。もう1つはトリプトファンで、コドンUGGによって指定されます。
遺伝暗号のこれらの特性により、点突然変異に対する耐性が向上します。例えば、理論的には、4重縮重コドンは3番目の位置におけるあらゆる点突然変異を許容できますが、実際には多くの生物においてコドン使用頻度の偏りによってこれが制限されます。2重縮重コドンは、3番目の位置におけるミスセンスまたはナンセンス点突然変異よりも、サイレンシング突然変異に耐えることができます。遷移突然変異(プリンからプリン、またはピリミジンからピリミジンへの突然変異)は転位突然変異(プリンからピリミジン、またはその逆)よりも起こりやすいため、2重縮重部位におけるプリンまたはピリミジンの等価性は、さらなる耐障害性をもたらします。[ 2 ]: 531-532

冗長性の実際的な結果として、遺伝暗号のエラーの中には同義変異のみを引き起こすものや、アミノ酸の同等の置換によって親水性または疎水性が維持されるためタンパク質に影響を与えないエラー(保存的変異)がある。たとえば、NUN コドン(N = 任意のヌクレオチド)は疎水性アミノ酸をコードする傾向があり、NCN はサイズが小さく疎水性が中程度のアミノ酸残基を生成し、NAN は平均的なサイズの親水性残基をコードする。[ 5 ] [ 6 ]これらの傾向は、これらのコドンに関連するアミノアシル tRNA 合成酵素の共通の祖先に起因する可能性がある。
アミノ酸のこのような可変コードは、 tRNAのアンチコドンの最初の塩基の修飾塩基によって可能になり、形成される塩基対はウォブル塩基対と呼ばれます。修飾塩基には、イノシンと非ワトソンクリックUG塩基対が含まれます。[ 7 ]