遺伝子発現調節を基礎からわかりやすく解説【真核生物】

生物

 

悩んでいる人
悩んでいる人
  • 遺伝子発現調節ってなに?
  • 遺伝子発現調節にはイメージが掴みにくい。
  • そもそも遺伝子発現ってなに?
  • 遺伝子発現調節する理由も教えてほしい。

 

こんな疑問を解決します。

 

遺伝子の発現調節では、「調節遺伝子」「転写調節因子」「RNAポリメラーゼ」…などいろいろわかりにくい用語がでてきて理解するのが難しいですよね。

 

その分かりにくい部分を重点的に、難しい用語を使わずにわかりやすく解説してきます。

 

本記事の内容

  • そもそも遺伝子の発現とは?
  • 遺伝子の発現調節とは?
  • 遺伝子の発現調節のしくみ

 

本記事を書いた僕は、生命科学専攻とした大学院に在籍しています。

そもそも遺伝子の発現とは?

 

遺伝子の発現とは遺伝子の情報をもとにタンパク質が合成され、細胞に性質が現れることをいいます。

 

つまり、ある遺伝子Aからあるタンパク質Aが作られることです。

 

遺伝子の発現の過程には「転写」と「翻訳」がありましたね。

 

両方とも重要事項なので押さえておきましょう。

 

遺伝子の発現調節とは?

 

遺伝子の発現調節というのは遺伝子の発現量の調節、つまり、タンパク質の合成量を調節することです。

 

遺伝子の発現調節をする理由

 

遺伝子の発現を調節する理由は、細胞が特定の働きを持つようにするためです。

 

体にあるどの種類の細胞も、全ての遺伝子をもっています。

 

ですが、このすべての遺伝子を同じように発現させてしまうとどうなるでしょうか。

 

例えば、肝臓、目、胃などにある細胞がすべて同じ形、働きをしてしまうことになります。

 

それは、もう真核生物ではなくなりますよね。

 

真核生物は、遺伝子の発現を調節することにより細胞がそれぞれの働きを持ちます。

 

遺伝子の発現調節を選択的発現という

 

遺伝子の発現調節を選択的発現といいます。

 

選択的発現は、DNAの発現に関わる領域に転写を調節するタンパク質が結合して、発現するかしないかが調節されます。

 

(※RNAポリメラーゼなどは省いています)

 

遺伝子の発現に関わる領域を調節領域と呼びます。

 

その調節領域に結合して転写を調節するタンパク質を転写調節因子(調節タンパク質)と呼びます。

 

そして、転写調節因子をつくる遺伝子のことを調節遺伝子といいます。

 

細胞が特定の働きをもつようになることを分化という

 

細胞が特定の働きをもつことを分化といいます。

 

例えば、目、皮膚、足、手などもすべて分化になります。

 

遺伝子の発現が調節されることによって、細胞は特定の働きを持ち、分化していきます。

遺伝子発現調節のしくみ

 

遺伝子発現の調節の仕組みについて解説していきます。

 

調節の仕組みのポイントは以下の2つ。

 

  • 転写調節因子(調節タンパク質)による転写の調節
  • 調節遺伝子による連続的な発現調節

 

順番に解説していきますね。

 

転写調節因子(調節タンパク質)による転写の調節

 

転写調節因子は、遺伝子の発現に関係する領域に結合し、基本転写因子とRNA合成酵素の複合体に働きかけます。

 

真核生物の転写調節には、多くの転写調節因子が関わっています。

 

RNA合成酵素は単独では転写を開始することができず、転写をするの基本転写因子(調節タンパク質)が必要になります。

 

 

Keito
Keito

基本転写因子は真核生物にしかなく、転写を開始するのに必要だよ!

 

 

 

転写調節因子は、基本転写因子とRNA合成酵素の複合体を安定化させることによって転写を促進します。

 

反対に、複合体を不安定化する転写調節因子もあり、不安定化されると転写は抑制されます。

 

 

調節遺伝子による連続的な発現調節

 

調節遺伝子によって連続的に遺伝子の発現が調節されています。

 

 

 

調節遺伝子Aから作られた転写調節因子Aは他の調節遺伝子BやCの転写を促進したり、抑制したりします。

 

このように、遺伝子を選択的に発現させることによって、細胞がそれぞれ、特有の形や働きをもつようになります。

 

まとめ

 

今回も以上になります。

 

遺伝子発現調節の分野では、「転写調節因子」「基本転写因子」「調節遺伝子」など、ややこしい用語が多くて、なかなか理解することが難しいと思います。

 

一度では理解できなくても、何度も繰り返し読んで、図と一緒に理解を深めてくと覚えられるようになります。

 

本記事ではできるだけ、難しい用語を避けて解説しているので、理解しやすかったのではないかと思います。

 

今後の生物の勉強に役立ててくださいね。

 

最後までありがとうございました。

 

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