核酸（DNA・RNA・ヌクレオチド）と細胞エネルギー研究のつながり

① 摂取

DNA・RNA・ヌクレオチドなどの核酸成分を摂る

② 消化・吸収

体内で分解され、ヌクレオチド・ヌクレオシド・塩基として吸収される

③ 細胞で再利用

吸収された成分は、細胞内で再利用され、DNA・RNA・エネルギー代謝に関わる素材になる

④ ミトコンドリアとの接点

ATPやNAD＋などの分子につながり、ミトコンドリアの働きや細胞エネルギー産生に関わる可能性が研究されている

⑤ 研究が注目するポイント

核酸 = 情報とエネルギーをつなぐ生命素材

※本図は研究の考え方をわかりやすく示した模式図です。特定の食品・飲料・サプリメントの効果効能を示すものではありません。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-16 核酸/ Nucleic Acid 最新研究エビデンス集』より

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細胞の生命活動を支える核酸

私たちの体は、無数の細胞からできています。肌、筋肉、血液、内臓、神経、免疫細胞。多くの細胞の中で、生命活動の中心を支えているのが「核酸」です。

DNAとRNA、それぞれの役割

核酸とは、DNAとRNAの総称です。DNAは体をつくるための生命の設計図。RNAは、その設計図を読み取り、必要な情報を細胞へ伝えるメッセンジャーとして働きます。DNAには体を形づくる情報が保存され、RNAはタンパク質づくりや遺伝子の調節に関わります。近年はmRNAワクチン、siRNA、アンチセンス核酸など、RNAを活用した次世代医療の研究も進んでいます。

核酸をつくるヌクレオチド

核酸を構成する基本単位がヌクレオチドです。ヌクレオチドはDNAやRNAの材料になるだけでなく、細胞分裂、組織の修復、免疫細胞の増殖にも必要とされます。つまり核酸は、細胞を支える生命活動の基本素材なのです。

核酸とエネルギーの深い関係

さらに核酸は、「情報」だけでなく「エネルギー」とも深く関わっています。
細胞のエネルギー通貨と呼ばれるATP※もヌクレオチドの一種です。また、NAD+はエネルギー代謝やDNA修復、サーチュインの働きに関わり、ミトコンドリア機能や老化研究でも注目されています。

核酸から広がる生命のしくみ

核酸は単なる「遺伝子の材料」ではありません。設計図を保存するDNA、情報を働きへつなげるRNA、エネルギーを支えるATP、修復や代謝に関わるNAD+。これらはすべて、ヌクレオチドという共通の基盤を持ち、細胞の中で互いに関わり合っています。

核酸を知ることから始まる健康づくり

老化や疲労、肌の変化、免疫機能、認知機能、筋肉の衰え。その背景には、DNAの損傷、修復力の低下、ミトコンドリア機能の低下など細胞レベルの変化が関係していると考えられています。核酸を知ることは、細胞を知ること。年齢を重ねても健やかな体づくりを考える第一歩です。

※ATP（アデノシン三リン酸）は、すべての生物の細胞内に存在し、生命活動に必要なやりとりを行う化合物のこと

ひと目でわかる核酸のしくみ

核酸は、設計図を保存するDNA、情報を伝えるRNAとして働きます。また、その構成単位であるヌクレオチドは、ATPやNAD+にも利用され、細胞の働きを支えています。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-16 核酸/ Nucleic Acid 最新研究エビデンス集』より

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DNAは傷つくことがある

私たちの身体ではDNAに書かれた遺伝子情報によって、必要な部位で必要な時に必要な量のタンパク質が合成されるよう、精密な仕組みが働いています。ところが、DNAは、紫外線や放射線、体内で発生する活性酸素などの影響によって傷つくことが知られています。

DNAには修復する力がある

DNAのわずかな損傷でも、適切に修復されない場合には、さまざまな病気の原因となることがあります。DNAの損傷による誤った遺伝情報が細胞へ受け継がれないよう、DNAが傷つくとその損傷を認識するタンパク質（修復酵素）が働き、多くの場合は修復が行われます。この仕組みはDNA修復作用と呼ばれています。

DNA修復にはさまざまな仕組みがある

DNAの損傷には、塩基の変化やDNA鎖の切断、DNA同士が異常に結合する「架橋」など、さまざまな種類があります。それぞれの損傷の違いによって、異なる修復システムが働いていることがわかっています。その一つが「ヌクレオチド除去修復」と呼ばれるものです。
横浜市立大学大学院の奥田昌彦氏らの研究では、DNAの損傷部位と周辺のヌクレオチドを除いて新しいものに作り替える、ヌクレオチド除去修復の複雑なメカニズムの一端が明らかにされています※。

※出典：Okuda M, et al. Nucleic Acids Res. 2017. doi:10.1093/nar/gkx970

DNAを守る仕組み

DNAの損傷が修復されず、細胞の機能に異常が生じた場合には、細胞を取り除く仕組みによって排除されることも知られています。この分解機構は3段階に分かれています。
核酸は、DNAやRNAを構成する重要な成分であり、細胞の働きとの関係について研究が進められています。

■DNA修復機能

細胞にはDNAの損傷を修復する機能があります。DNAが損傷を受けると修復酵素（タンパク質）が駆けつけて傷を修復します。多くは正常に修復されますが、修復が十分に行われない場合もあります。

■DNAの複製（細胞分裂）の仕組み

細胞は分裂する際に、遺伝子の情報を伝達するDNAの複製が必要になります。ヒトのDNAは約30億の塩基配対からなり、その複製は極めて高い精度で行われています。しかし、加齢やさまざまな要因によってDNA損傷が蓄積したり、複製時に誤りが生じたりすることがあります。こうした異常に対応するため、生体にはDNA修復機構が備わっています。

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-34 核酸の秘密』より

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身体に大切な3つの要素

私たちの身体は「タンパク質・アミノ酸・核酸」という3つの要素によって支えられています。筋肉、臓器、酵素、ホルモンをつくるタンパク質、その材料であるアミノ酸、そしてそれらを設計し、再生や合成を指示する核酸（DNA・RNA）。この３つのどれが欠けても身体はうまく働きません（図1）。

■タンパク質・アミノ酸・核酸の再合成（図1）

私たちの身体では、タンパク質・アミノ酸・核酸が絶えずリサイクルしながら循環しています。タンパク質はアミノ酸に分解されて体内を巡り、必要に応じて新しいタンパク質として再合成されます。この合成を指示する設計図が核酸です。古くなったタンパク質や細胞は、再びアミノ酸やヌクレオチドに分解され、体内の材料として再利用されています。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-11 タンパク質とアミノ酸と核酸』より

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※過去の記事を再編集しています

受容体が存在する細胞膜

細胞内部にあるミトコンドリアや細胞核（DNA含む）は、細胞を覆っている“細胞膜”によって厳重に外部から守られています。
この細胞膜には様々な受容体（鍵穴のような場所）が存在しており、そこにぴったりとはまる「鍵」の役割を持つ“物質”が付くことで、細胞内に指令が送られます（下図）。

■ミトコンドリア増殖・活性化のメカニズム

TGR5とミトコンドリア

細胞外のあらゆる刺激を細胞内に伝えてしまうと、細胞がうまく機能できなくなるため、細胞は受容体を通して機能をコントロールしているのです。
2006 年、フランスのルイ・パスツール大学（当時）のヨハン・オーベックス教授らは、TGR5 と呼ばれる受容体を刺激すると細胞内のミトコンドリアの活性が高まるメカニズムを発見し、科学雑誌「Nature」に論文発表しました。

ミトコンドリアが活性化する鍵穴

TGR5 こそが、ミトコンドリアの増殖・活性化を叶える「鍵穴」である。このオーベックス教授らの研究をベースに、確実にミトコンドリアの活性が高まるメカニズムを作動させる（鍵穴にぴったりはまる）「鍵」となる成分の探索がスタートしました。

【ミトコンドリア増殖・活性化すると】

脂肪の減少、肥満予防・改善

筋肉の増加、運動パフォーマンスの向上

細胞ダメージ減少、シミ・シワ予防、アンチエイジング

栄養書庫発行 : 『栄養書庫フォーカス-4 奇跡の成分オレアビータ®Ver.2』より

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若さのスイッチSirt-1

2000年代初頭、Sirtuin（サーチュイン）というタンパク質群が発見され、「長寿遺伝子（サーチュイン遺伝子）」として話題になりました。なかでもSirt-1は細胞老化を抑え、DNAを守り、炎症をコントロールする働きを持つことから寿命を延ばす「若さのスイッチ」と呼ばれています。

Sirt-1の主な役割

Sirt-1の主な役割は、遺伝子の活動を調節すること。紫外線や活性酸素、ストレスなどでダメージを受けた細胞を修復する酵素群を活性化し、DNAを健やかに保ちます。また、細胞分裂や代謝に関わる遺伝子のON/OFFをコントロールすることで、細胞が効率よく働く調整をします。さらにSirt-1は、炎症を引き起こす転写因子NF-κBの働きを抑えることで、組織全体の恒常性が保たれ、若々しい細胞環境が維持されるのです（図1）。

■ Sirt-1の働きとセノックスの関与（図1）

Sirt-1が活性化すると、さまざまな良い変化が全身に広がります。ミトコンドリアの数が増え、エネルギー産生が高まり、代謝が活発になります。血管では内皮細胞の機能が改善し、しなやかさが保たれます。皮膚では線維芽細胞の働きが活発になり、コラーゲンやエラスチンの産生が促されます。まさにSirt-1は「細胞の若返り司令塔」といえます。

栄養書庫発行 : 『栄養書庫フォーカス-8 奇跡の成分SENOX』より

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ヌクレオチドはDNAの材料

私たちの身体は、成長したり、ケガを治したり、古くなった細胞を入れ替えたりするとき、絶えず細胞分裂をくり返しています。このとき必要なのが、DNA（デオキシリボ核酸）のコピー＝複製です。そしてこのDNAの材料になるのが、ヌクレオチドです。

核酸を構成する部品

ヌクレオチドは、核酸（DNAやRNA）を構成する最小の部品で、リン酸、糖（リボースまたはデオキシリボース）、塩基（A・T・G・C・U）からできています。これが「ブロック」になって長くつながることで、DNAやRNAの“鎖”ができあがります（図1）。

■ヌクレオチドの構造（図1）

ヌクレオチドは、核酸の最小単位。ヌクレオチドの塩基の並び方が、遺伝子情報そのもので、リン酸、糖と正確につながることで、DNAやRNAが正しく働き、体内のタンパク質合成が正常に進みます。ヌクレオチドがなければ、核酸もできず、タンパク質の生産も始まりません。

DNA はアデニン（A）とチミン（T）、グアニン（G）とシトシン（C）が結合して形作られます。

ヌクレオチドが豊富に必要

核酸が十分に働くためには、材料であるヌクレオチドが細胞内に豊富にあることが大前提です。ヌクレオチドが不足すれば、DNAの複製もRNAの転写も進まず、結果としてタンパク質の合成も止まってしまいます。特に細胞分裂が盛んなとき（成長期、修復、免疫反応時など）には、DNAを複製する必要があり、ヌクレオチドの需要が一気に高まります。

核酸とヌクレオチドの緻密な連携

また、RNAの役割には、設計図を運ぶだけでなく、アミノ酸を運ぶ「tRNA」や、合成の一部を担う「rRNA」もあります。これらもすべてヌクレオチドからできており、体内でのタンパク質合成は、核酸とヌクレオチドの緻密な連携で支えられています（図2）。

■食べた核酸からヌクレオチドがつくられる（図2）

私たちが食品から摂る「核酸」は分子が大きいため、消化酵素によって、ヌクレオチド→ヌクレオシド→塩基・糖・リン酸という形にまで分解されて、小腸から吸収され、再び肝臓や各細胞でヌクレオチドに再合成されます。これがDNAやRNA、エネルギー物質（ATPなど）の材料として使われています。

核酸食品を摂取ヌクレオチド補充細胞が元気に働く（再生・修復・代謝）

核酸を摂ることが大切

このように体内の“インフラ”に必須のヌクレオチドですが、加齢と共に体内での合成能力は減少していきます。そのため、健康な体づくり、老化の予防、疲労回復のためには、核酸を摂ることが大切になります。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-11 タンパク質とアミノ酸と核酸』より

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核酸こそ生命の設計図

私たちの身体を構成し、動かしているタンパク質。その材料はアミノ酸ですが、「どのアミノ酸を、どんな順番でつなぐか」という設計図を持っているのが、核酸（DNA とRNA）です。DNA（デオキシリボ核酸）は、細胞の核の中にある“命の設計図”。ここには、私たちの身体をつくるあらゆるタンパク質の情報が、文字のように並んだ塩基配列として記録されています（図1）。

■細胞の構造（図1）

細胞内には細胞核を中心に、エネルギーを生むミトコンドリアやタンパク質を合成するリボソーム、タンパク質を送り出すゴルジ装置などがあり、タンパク質を作り出しています。DNA は細胞核の中の染色体に存在します。RNAは遺伝情報の伝達やタンパク質の合成などに働き、細胞核、細胞質内、ミトコンドリアにも存在します。

タンパク質を合成するには転写と翻訳

タンパク質を合成するには、まずこの設計図の必要な部分をコピーすることから始まります。DNA から写し取られたのがRNA（リボ核酸）。この過程を「転写」といいます。特にmRNA（メッセンジャーRNA）は、情報を運ぶ役目を担っています。mRNA は細胞の核の外に出て、「リボソーム」と呼ばれるタンパク質合成の工場に運ばれます。そこでtRNA（トランスファーRNA）が、mRNA の情報に合わせてアミノ酸を一つひとつ運び、正確な順番でつなぎ合わせていきます。この作業が「翻訳」です（図2）。

■核酸から始まるタンパク質づくり（図2）

タンパク質を合成する働きを担うのがRNAです。DNAにある遺伝子情報をメッセンジャーRNAに「転写」（コピー）し、その遺伝子情報がアミノ酸情報に「翻訳」されます。翻訳された塩基配列をもとにアミノ酸をつなげて酵素・ホルモンをはじめとしたすべてのタンパク質が作られています。

DNA→ RNA → タンパク質の流れ

このようにして、ようやく1 つのタンパク質がつくられます。つまり、DNA→ RNA → タンパク質という流れが、生命を支える根幹なのです。
核酸は「タンパク質の設計者であり、現場監督であり、指示書そのもの」。核酸がなければ、どんなにアミノ酸があっても、タンパク質は正しく合成されません。そしてこの精密なシステムがあるからこそ、私たちは筋肉をつくり、酵素を働かせ、ホルモンを分泌できるのです。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-11 タンパク質とアミノ酸と核酸』より

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タンパク質の合成と核酸の働きが再生力の鍵

年齢を重ねると、「なんとなく疲れやすい」「肌のハリが失われてきた」と感じる人が多くなります。こうした変化の背景には、体内の細胞が新しく生まれ変わる力、つまり「再生力」の低下があります。この再生力の鍵を握っているのが、タンパク質の合成と、その元となる核酸の働きです。

細胞はターンオーバーを繰り返している

細胞は日々、古くなったものを壊し、新しいものに入れ替える「ターンオーバー」を繰り返しています。肌、血液、腸の粘膜、筋肉などは特にそのサイクルが早く、大量のタンパク質と遺伝情報のやり取りが行われています。この過程がうまくいかなくなると細胞の数も質も落ち、老化の兆候が現れるのです。

再生力に重要なのはタンパク質を正しく作る力

この再生力を保つために重要なのが、材料となる良質なタンパク質の継続的な摂取だけでなく、タンパク質を正しく作る力＝細胞の働きそのものを支える栄養素の存在です。たとえば、ビタミンB 群や亜鉛はDNA の複製やタンパク質合成に関与し、老化を防ぐための“潤滑油”として働きます。また、活性酸素を抑える抗酸化物質（ビタミンC、ビタミンE、ポリフェノールなど）も、細胞を傷つける要因から守るうえで欠かせません。

睡眠と運動も再生に欠かせない

さらに、睡眠と運動も細胞の再生には欠かせない習慣です。成長ホルモンの分泌は主に深い睡眠中に起こり、タンパク質合成を促します。また、筋肉を動かすことで血流が改善し、栄養が全身に届きやすくなるため、再生に必要な物質が効率よく運ばれます。

日々の積み重ねで差がつく

つまり、若々しさを保つためには「必要な栄養を摂る」だけでは不十分で、それを最大限に活かす体内環境と生活リズムも整える必要があります。老化とは単なる年齢の問題ではなく、再生のスピードと精度の問題。その差は、日々の積み重ねで大きく広がっていくのです。

加齢とともにカラダ＝タンパク質は劣化し減少します！
放置すると全身の老化は加速します

30 代と60 代の筋タンパク質合成反応比較

同量のタンパク質を摂っても、30 代に比べ60 代の方が筋タンパク質の合成反応が低下することが明らかになりました。つまり高齢になるほど、核酸を正常化し、多くのタンパク質を摂取しなければ筋肉のロス(消失) におちいります。

タンパク質の減少・劣化によるカラダへの影響

① 筋肉量の減少（サルコペニア）
筋肉量が低下すると、筋力の低下、歩行速度の遅れ、転倒リスクの増加につながります。
② 皮膚の老化（シワ・たるみ）
コラーゲンやエラスチンが減少・劣化し、肌のハリが失われ、シワやたるみが目立つようになります。
③ 骨のもろさ（骨粗しょう症）
加齢によりコラーゲンが減少、骨のしなやかさが失われ、折れやすくなります。 特に女性は閉経後にリスクが高まります。
④ 免疫力の低下
免疫細胞もタンパク質ですから、不足すると風邪や感染症にかかりやすくなります。
⑤ 内臓機能の低下
肝臓や腎臓などの臓器は、代謝を助ける酵素（タンパク質）を使って働いています。
⑥ 髪の毛や爪の弱化
髪が細くなったり、抜け毛が増えたり、爪が割れやすくなったりします。
⑦ 認知機能の低下
記憶力や集中力が低下し、アルツハイマー病などの神経変性疾患リスクが高まります。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-11 タンパク質とアミノ酸と核酸』より

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欠かせない3つの栄養

私たちの身体は、細胞という小さな単位の集まりでできています。そしてその細胞の働きや形を決めるうえで、欠かせないのが「核酸」「アミノ酸」「タンパク質」という三つの存在です。

設計図→材料→完成品へ

まず核酸（DNAやRNA）は、細胞の中で「どんなタンパク質を、どのように作るか」を指示する遺伝情報を持った設計図のような存在です。その指示に従って、アミノ酸という小さな分子が一つずつつながり、タンパク質が合成されます。つまり、アミノ酸はタンパク質という構造を作る“材料”であり、タンパク質は筋肉や臓器、酵素、ホルモンなど身体の構造と機能を支える“完成品”です。

栄養のチームワークが健康を支える

この一連の流れ（DNA → RNA → タンパク質）は、どれか一つでも欠けたり、働きがうまくいかなかったりすると、細胞の再生や代謝、修復がスムーズに進まなくなってしまいます。たとえば、筋肉を増やしたいと思ってタンパク質だけをたくさん摂っても、それを合成するためのアミノ酸のバランスが悪かったり、遺伝情報を伝える核酸の働きが不十分だったりすれば、期待通りの効果は得られません。健康な身体づくりには、これらの連携がきちんと機能していることが前提なのです。

重要なのは、日常的に安定して身体に届けること

日々の食事では、魚、卵、大豆製品などの良質なたんぱく源を中心に、体内で核酸やアミノ酸を補える食品をバランスよく取り入れることが大切です。そしてもう一つ重要なのは、それらを一度に大量に摂るのではなく、日常的に安定して身体に届けていくこと。体内のアミノ酸や核酸は常に出入りしているため、こまめな補給が代謝のスムーズな働きにつながります。

いつ、どう摂るか

「何を、どれだけ摂るか」だけでなく、「いつ、どう摂るか」まで含めて考えること。それが身体づくりや健康維持の本質だといえるでしょう。

「核酸（DNA・RNA）」が「アミノ酸」の並び順を決めて、タンパク質」が作られる

武村 政春（たけむら まさはる）

医学博士
東京理科大学 教養教育研究院 大学院理学研究科 教授

三重大学生物資源学卒業、名古屋大学大学院医学研究科博士課程修了。2016年より東京理科大学教授に就任。DNAポリメラーゼの生化学的研究から研究生活をスタートし、現在は巨大ウイルスの分離・生態学的研究、巨大ウイルスのタンパク質に関する生化学的研究等を行っている。2001年世界に先駆けて「細胞核ウイルス起源説」を提唱。2016年以降、新しい巨大ウイルスを日本の淡水から複数分離・発見し、ウイルスとは何か、生命とは何かについての思索にも取り組む。『たんぱく質入門』（講談社）、『生物はウイルスが進化させた』（講談社）、『細胞とは何だろう』（講談社）、『ろくろ首の首はなぜ伸びるのか』（新潮社）ほか著書多数。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-11 タンパク質とアミノ酸と核酸』より

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