主な違い – DNA ポリメラーゼと RNA ポリメラーゼ
DNA は、ほぼすべての生物の遺伝物質です。 DNA ポリメラーゼと RNA ポリメラーゼは、DNA に作用する 2 つの酵素です。 DNAポリメラーゼはDNA複製に使用される酵素であり、RNAポリメラーゼは転写に使用される酵素です。どちらの酵素も、ヌクレオチド間にホスホジエステル結合を形成することができます。重合の方向は 5' から 3' で発生します。 RNA ポリメラーゼはプライマーを必要としませんが、DNA ポリメラーゼは重合の開始にプライマーを必要とします。 主な違い DNA ポリメラーゼと RNA ポリメラーゼの違いは、DNA ポリメラーゼは重合中に二本鎖 DNA 分子を生成しますが、RNA ポリメラーゼは転写中に一本鎖 RNA 分子を生成します。 .
対象となる主な分野
1. DNAポリメラーゼとは
– 定義、DNA 複製、プロセス
2. RNAポリメラーゼとは
– 定義、転写、プロセス
3. DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼの類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4. DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼの違いは何ですか
– 主な違いの比較
重要な用語:DNA、DNA ポリメラーゼ、DNA 複製、RNA、RNA ポリメラーゼ、転写
DNA ポリメラーゼとは
DNA ポリメラーゼは、DNA 複製と呼ばれるプロセスで DNA ヌクレオチドから新しい DNA 分子を合成する酵素です。 DNA複製は、核分裂前の間期のS期で起こります。新しいヌクレオチドはテンプレート鎖の既存のヌクレオチドと相補的に対合するため、これは DNA のテンプレート指向合成の一種です。 DNA複製も半保存的プロセスであり、二本鎖DNAの両方の鎖がDNA複製のテンプレートとして同時に使用されますが、方向は逆です。一般に、DNA ポリメラーゼは 5' から 3' 方向にヌクレオチドを付加します。ヘリカーゼは、二本鎖 DNA をほどく DNA 複製に関与する別のタイプの酵素です。 DNA複製の開始にはプライマーが必要です。プライマーは、DNA または RNA の短い鎖 (18 ～ 22 塩基) であり、DNA 複製のための 3' OH 末端を提供します。プライマーの 3' OH 末端から開始して、DNA ポリメラーゼはテンプレートの相補的なヌクレオチドを成長中の鎖に付加します。 DNA複製のプロセスは図1に示されています .
図 1:DNA 複製
原核生物には DNA ポリメラーゼ I から V が含まれています。Pol I と Pol III は、DNA 複製の 80% を担う 2 種類の DNA ポリメラーゼです。真核生物には、ポリメラーゼ α、β、λ、γ、σ、μ、δ、ε、η、ι、κ、ζ、θ、および Rev1 が含まれています。 RNA ウイルスのようなレトロウイルスは、逆転写酵素を使用して RNA テンプレートから DNA を合成します。
RNA ポリメラーゼとは
RNA ポリメラーゼは、転写と呼ばれるプロセスで DNA から RNA 分子を合成する酵素です。 RNA ヌクレオチドを 5' から 3' 方向に付加して、一本鎖 RNA 分子を生成します。この RNA は、メッセンジャー RNA (mRNA)、トランスファー RNA (tRNA)、またはリボソーム RNA (rRNA) のいずれかです。 3 種類の RNA はすべて、タンパク質合成に関与しています。 RNAポリメラーゼの結合には、転写される遺伝子のプロモーターの同定が必要です。酵素が結合すると、RNA ポリメラーゼは相補的な RNA ヌクレオチドを DNA のアンチセンス鎖に付加します。文字起こしのプロセスは 図 2 に示されています。
図 2:文字起こし
原核生物には 1 種類の RNA ポリメラーゼが含まれています。ただし、真核生物には、RNA ポリメラーゼ I から V までの 5 つの RNA ポリメラーゼが含まれています。RNA ポリメラーゼ I は、転写の 50% を担っています。また、rRNA を重合します。 RNA ポリメラーゼ II は、mRNA の転写に関与しています。 tRNA、いくつかの rRNA、およびいくつかのより小さな RNA は、RNA ポリメラーゼ III によって転写されます。 RNA ポリメラーゼ IV と V は植物にのみ見られ、siRNA とヘテロクロマチンの形成に関与しています。
DNA ポリメラーゼと RNA ポリメラーゼの類似点
- DNA ポリメラーゼも RNA ポリメラーゼも、DNA に作用する 2 つの酵素です。
- DNA ポリメラーゼと RNA ポリメラーゼの両方が、ヌクレオチド間にホスホジエステル結合を形成することができます。
- DNA ポリメラーゼも RNA ポリメラーゼも、5' から 3' 方向にヌクレオチドを付加します。
- 重合のエネルギーは、入ってくるヌクレオチドのアルファとベータ間のホスホ無水物結合の加水分解から生じます。
- テンプレート鎖とのワトソンクリック塩基対に基づいて、成長する鎖のヌクレオチドが選択されます。
DNA と RNA ポリメラーゼの違い
定義
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼは、DNA 複製と呼ばれるプロセスで DNA ヌクレオチドから新しい DNA 分子を合成する酵素です。
RNA ポリメラーゼ: RNA ポリメラーゼは、転写と呼ばれるプロセスで DNA から RNA 分子を合成する酵素です。
使う
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼは DNA 複製に使用されます。
RNA ポリメラーゼ: 転写には RNA ポリメラーゼが使用されます。
商品
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼは、二本鎖 DNA 分子を合成します。
RNA ポリメラーゼ: RNA ポリメラーゼは一本鎖 RNA 分子を合成します。
ヌクレオチド
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼは、DNA ヌクレオチドを使用して新しい鎖を合成します。
RNA ポリメラーゼ: RNA ポリメラーゼは、RNA ヌクレオチドを使用して新しい鎖を合成します。
細胞周期における活動
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼは間期の S 期に活性化されます。
RNA ポリメラーゼ: RNA ポリメラーゼは G1 の間に活性化されます と G2 成長期の段階。
酵素結合
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼが鎖に結合するには、DNA ジャイレースによって作られる複製フォークが必要です。
RNA ポリメラーゼ: RNA ポリメラーゼが鎖に結合するには、そのホロ酵素が遺伝子のプロモーターを認識する必要があります。
プライマー
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼには、複製を開始するためのプライマーが必要です。
RNA ポリメラーゼ: RNA ポリメラーゼは、転写の開始にプライマーを必要としません。
エキソヌクレアーゼ アクティビティ
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼはエキソヌクレアーゼ活性を持っています。
RNA ポリメラーゼ: RNA ポリメラーゼにはエキソヌクレアーゼ活性がありません。
伸び
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼは染色体全体を合成します。
RNA ポリメラーゼ: RNA ポリメラーゼは、転写終結部位で合成を停止します。
スピード
DNA ポリメラーゼ: E.大腸菌 DNA ポリメラーゼは 1 秒あたり 1000 ヌクレオチドを追加します。
RNA ポリメラーゼ: E.大腸菌 RNA ポリメラーゼは 1 秒あたり 40 ～ 80 ヌクレオチドを追加します。
エラー率
DNA ポリメラーゼ: DNA ポリメラーゼはエラー率が低いです。
RNA ポリメラーゼ: RNA ポリメラーゼは、DNA ポリメラーゼに比べてエラー率が高いです。
種類
DNA ポリメラーゼ: Pol I と Pol III は 2 種類の DNA ポリメラーゼで、細胞内の DNA 複製の 80% を担っています。
RNA ポリメラーゼ: 真核生物には RNA ポリメラーゼ I から V が含まれています。原核生物には 1 種類の RNA ポリメラーゼしか含まれていません。
結論
DNA ポリメラーゼと RNA ポリメラーゼは、核内の遺伝物質から DNA 分子と RNA 分子を合成する 2 つの酵素です。 DNA ポリメラーゼは DNA の複製に使用され、RNA ポリメラーゼは転写に関与します。 DNA ポリメラーゼと RNA ポリメラーゼの主な違いは、その機能と要件です。
参照:
1.「DNAポリメラーゼ」。 DNAポリメラーゼ – Biology-Online Dictionary、こちらから入手可能。
2. Mandal, Ananya. 「DNAポリメラーゼとは？」 News-Medical.net、2014 年 4 月 23 日、こちらから入手可能。
3.「RNA ポリメラーゼ – 定義、機能、およびタイプ」。 Biology Dictionary、2017 年 4 月 29 日、こちらから入手可能。
画像提供:
1. OpenStax による「0323 DNA 複製」 – (CC BY 4.0) コモンズ ウィキメディア経由
2. 「DNA 転写」自分で作り直してベクトル化したもの – 国立ヒトゲノム研究所、(パブリック ドメイン) コモンズ ウィキメディア経由
