第2回のpptファイル

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特論B
細胞の生物学
第2回 転写
和田 勝
東京医科歯科大学教養部
遺伝子と形質
形態
遺伝子
タンパク質
機能
タンパク質をコードする独立した遺伝
子がある。
遺伝子は相同染色体上にペアで存在
する。
遺伝子と形質
優性の遺伝子は機能的なタンパク質
をコードしているが、劣性の遺伝子は
機能が無いタンパク質をコードしてい
る。
したがって、ヘテロであれば劣性の形
質は現れないが、劣性ホモだと現れ
る。
(注)これはもっとも単純な場合で、実際はもっと複
雑である。
遺伝子の発現
ふたたび
セントラ
ルドグマ
転写の過程
(5') ATGGAATTCTCGCTC(3')(コード鎖、sense strand)
(3') TACCTTAAGAGCGAG(5')(鋳型鎖、antisense strand)
(5‘) AUGGAAUUCUCGCUC(3’)(転写された一本鎖RNA)
RNAの鎖の伸長は必ず5’→3’の方
向
実際に転写しているのは?
RNAポリメラーゼによる転写
RNAポリメラーゼというタンパク質がDNAと結合
して転写をしている。DNAとタンパク質の結合?
DNAとタンパク質の相互作用
DNAとタンパク質の相互作用
結合する
タンパク質
水素
結合
DNAとタンパク質の相互作用
ホメオドメイン
タンパク質
ジンク
フィンガー
ロイシン
ジッパー
原核生物の転写調節
DNAには、転写の開始と終了を示す部位が存在
する。
RNAポリメラーゼ着地点
転写の方向
RNAポリメラーゼのプロモータ領域への着地の
仕方によって、転写の方向性が決まる。
実際は鋳型鎖の3’→5’を転写しているのだが、
結果としてはコード鎖を5’→3’に読んだものが
mRNAとなる。
プロモータ領域による転写の方向性が決まれば、
鋳型鎖を無視してコード鎖だけを考えればいい。
そこで川の流れにたとえて、コード鎖の5’側を上
流、3’側を下流という表現が使われる。
RNAポリメラーゼ
転写を触媒する酵素をDNA依存性
RNAポリメラーゼという。
RNAポリメラーゼはプライマーを必要
としない。
原核生物のRNAポリメラーゼは、
α2ββ’の4量体+σ因子。
RNAポリメラーゼ
σ因子
α2
β
β’
原核生物のRNAポリメラーゼ
RNAポリメラーゼ
σ因子がTATAボックスに結合。αはβと
β’をつないでいる。
β’でDNAと結合。
βでヌクレオチドとRNAを結合。
DNAをほどきながら、ヌクレオチドを
つないでいく。
lacオペロン
原核生物の遺伝子は、機能的に関係あるタンパ
ク質をコードする領域が複数、連なっている。
これをオペロンという。lacオペロンは、ラクトース
を分解するβガラクトシダーゼとその他2つの酵素
タンパク質をコードする領域からなり、さらにその
上流にオペレータ部を含むプロモーター部位が
ある。
リプレッサーによる転写阻害
lacオペロンのプロモーター部のさらに上流にある
調節遺伝子が常にリプレッサータンパク質を作る
ように指令している。
リプレッサータンパク質はオペレータ部位に結合
してRNAポリメラーゼの結合を阻害する。
lacリプレッサータンパク質
ラクトースによる
リプレッサーの不活化
ラクトースはリプレッサータンパク質と結合してリ
プレッサータンパク質を不活性化する。
転写のスイッチィング
この方式は、ふだんは転写スイッチを
オフにしておき、必要に応じてオンに
する方式。
ラクト-スしか無い環境では、ラクトー
スをグルコースに変える酵素が必要に
なり、スイッチをオンにする。
trpオペロン
trpオペロンの調節遺伝子が常に不活性なリプレ
ッサータンパク質を作るように指令している。
そのため、トリプトファン合成の代謝系は稼動し
ている。
トリプトファンによる
リプレッサーの活性化
最終産物であるトリプトファンがリプレッサーを活
性化する。
trpリプレッサータンパク質
trp
転写のスイッチィング
この方式は、ふだんは転写スイッチを
オンにしておき、必要に応じてオフに
する方式。
ふだんは必要なトリプトファン合成の
代謝系を稼動させているが、最終産
物であるトリプトファンがだぶつくと、ス
イッチをオフにする。
細菌と真核生物の遺伝子
真核生物の遺伝子は全DNAのホンの一部、しか
もコード領域が連続していない。
ヒトβグロビンの遺伝子
プロモータ領域
翻
訳
開
始
CCCTGTGGAGCCACACCCTAGGGTTGGCCAATCTACTCCCAGGAGCAGGGA
GGGCAGGAGCCAGGGCTGGGCATAAAAGTCAGGGCAGAGCCATCTATTGCT
TACATTTGCTTCTGACACAACTGTGTTCACTAGCAACCTCAAACAGACACC
ATGGTGCACCTGACTCCTGAGGAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGC
AAGGTGAACGTGGATGAAGTTGGTGGTGAGGCCCTGGGCAGGTTGGTATCA
AGGTTACAAGACAGGTTTAAGGAGACCAATAGAAACTGGGCATGTGGAGAC
AGAGAAGACTCTTGGGTTTCTGATAGGCACTGACTCTCTCTGCCTATTGGT
CTATTTTCCCACCCTTAGGCTGCTGGTGGTCTACCCTTGGACCCAGAGGTT
CTTTGAGTCCTTTGGGGATCTGTCCACTCCTGATGCTGTTATGGGCAACCC
TAAGGTGAAGGCTCATGGCAAGAAAGTGCTCGGTGCCTTTAGTGATGGCCT
GGCTCACCTGGACAACCTCAAGGGCACCTTTGCCACACTGAGTGAGCTGCA
CTGTGACAAGCTGCACGTGGATCCTGAGAACTTCAGGGTGAGTCTATGGGA
CCCTTGATGTTTTCTTTCCCCTTCTTTTCTATGGTTAAGTTCATGTCATAG
GAAGGGGAGAAGTAACAGGGTACAGTTTAGAATGGGAAACAGACGAATGAT
TGCATCAGTGTGGAAGTCTCAGGATCGTTTTAGTTTCTTTTATTTGCTGTT
CATAACAATTGTTTTCTTTTGTTTAATTCTTGCTTTCTTTTTTTTTCTTCT
CCGCAATTTTTACTATTATACTTAATGCCTTAACATTGTGTATAACAAAAG
GAAATATCTCTGAGATACATTAAGTAACTTAAAAAAAAACTTTACACAGTC
TGCCTAGTACATTACTATTTGGAATATATGTGTGCTTATTTGCATATTCAT
AATCTCCCTACTTTATTTTCTTTTATTTTTAATTGATACATAATCATTATA
CATATTTATGGGTTAAAGTGTAATGTTTTAATATGTGTACACATATTGACC
AAATCAGGGTAATTTTGCATTTGTAATTTTAAAAAATGCTTTCTTCTTTTA
紫色はエキソン
1,2,3
ATATACTTTTTTGTTTATCTTATTTCTAATACTTTCCCTAATCTCTTTCTT
TCAGGGCAATAATGATACAATGTATCATGCCTCTTTGCACCATTCTAAAGA
ATAACAGTGATAATTTCTGGGTTAAGGCAATAGCAATATTTCTGCATATAA
ATATTTCTGCATATAAATTGTAACTGATGTAAGAGGTTTCATATTGCTAAT
AGCAGCTACAATCCAGCTACCATTCTGCTTTTATTTTATGGTTGGGATAAG
GCTGGATTATTCTGAGTCCAAGCTAGGCCCTTTTGCTAATCATGTTCATAC
CTCTTATCTTCCTCCCACAGCTCCTGGGCAACGTGCTGGTCTGTGTGCTGG
CCCATCACTTTGGCAAAGAATTCACCCCACCAGTGCAGGCTGCCTATCAGA
AAGTGGTGGCTGGTGTGGCTAATGCCCTGGCCCACAAGTATCACTAAGCTC
GCTTTCTTGCTGTCCAATTTCTATTAAAGGTTCCTTTGTTCCCTAAGTCCA
ACTACTAAACTGGGGGATATTATGAAGGGCCTTGAGCATCTGGATTCTGCC
TAATAAAAAACATTTATTTTCATTGCAATGATGTATTTAAATTATTTCTGA
ATATTTTACTAAAAAGGGAATGTGGGAGGTCAGTGCATTTAAAACATAAAG
AAATGAAGAGCTAGTTCAAACCTTGGGAAAATACACTATATCTTAAACTCC
ATGAAAGAAGGTGAGGCTGCAAACAGCTAATGCACATTGGCAACAGCCCTG
ATGCCTATGCCTTATTCATCCCTCAGAAAAGGATTCAAGTAGAGGCTTGAT
TTGGAGGTTAAAGTTTTGCTATGCTGTATTTTACATTACTTATTGTTTTAG
CTGTCCTCATGAATGTCTTTTCACTACCCATTTGCTTATCCTGCATCTCTC
AGCCTTGACTCCACTCAGTTCTCTTGCTTAGAGATACCACCTTTCCCCTGA
AGTGTTCCTTCCATGTTTTACGGCGAGATGGTTTCTCCTCGCCTGGCCACT
CAGCCTTAGTTGTCTCTGTTGTCTTATAGAGGTCTACTTGAAGAAGGAAAA
ACAGGGGGCATGGTTTGACT……
間にはさまれた白色は
イントロン1,2
翻
訳
終
了
真核生物のRNAポリメラーゼ
RNAポリメラーゼⅠ:
核小体に存在。rRNA前駆体を合成
RNAポリメラーゼⅡ:
核質に存在。mRNA前駆体を合成
RNAポリメラーゼⅢ:
核質に存在。tRNAと5S rRNAを合成
真核生物mRNAの修飾
1)転写開始部位から終了部位まで転写される。
この配列には、エクソン、イントロンとともに翻訳
されない塩基配列を両端に含む。
2)5’側に7-メチルグアノシン(Cap)構造が、3’側
に100-250個の連続したA(ポリAテイル)が付
加される。
3)イントロン部分がスプライシング酵素によってつまんで
切られる(スプライシング、splicing)。
4)完成したmRNA(成熟mRNA)が核膜孔からサイトゾー
ルへ出る。
転写とmRNAの修飾
真核生物の転写調節
真核生物には「基本転写因子」と「転
写調節因子」がある。
基本転写因子(TFIIA、TFIIB、TFIID
、TFIIE、TFIIF、TFIIHなど)がTATA
ボックスなどに結合し、これを手がか
りにRNAポリメラーゼが結合する。
真核生物の転写調節
原核生物よりかなり複雑
転写のスイッチィング
真核生物では多くの転写調節因子が
見つかっている。
これらの転写調節因子が特定の遺伝
子をオンオフすることで、細胞の機能
を調節し、形態をつくり、分化を制御し
ている。

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