原核生物と真核生物の遺伝子発現は、機能的な遺伝子産物を生成するゲノム内の遺伝子の発現に関与する 2 つの細胞プロセスです。一般に、両方のプロセスは、転写と翻訳という 2 つのステップを経て進行します。この記事は、原核生物と真核生物の遺伝子発現を比較対照することを目的としています。
原核生物では、密接に関連する遺伝子がクラスター化してオペロンを形成し、ポリシストロン性 mRNA 分子を生成します。一方、機能遺伝子は個別に発現するため、モノシストロン性のmRNAが生成されます。さらに、原核生物の細胞質では転写と翻訳が同時に起こります。しかし、真核生物では、それらは別々に発生します。前者は核内にあり、後者は細胞質にある。さらに、真核生物は転写後修飾と翻訳修飾の両方を受けます。
対象となる主な分野
1. 原核遺伝子発現とは
– 定義、プロセス、重要性
2. 真核遺伝子発現とは
– 定義、プロセス、重要性
3. 原核生物と真核生物の遺伝子発現を比較対照
– 類似点と相違点
主な用語
真核生物の遺伝子発現、mRNA、原核生物の遺伝子発現、翻訳、転写 
原核生物の遺伝子発現とは
原核生物の遺伝子発現は、原核生物の遺伝子の情報に従って遺伝子産物を合成するプロセスです。原核生物の遺伝子発現の重要性は、原核生物の遺伝子が機能的に関連する遺伝子のクラスターであるオペロンで発生することです。 Lac などのオペロンの例 オペロンと Trp オペロン。したがって、オペロン内の遺伝子は一緒に転写され、ポリシストロン性 mRNA 分子を形成します。さらに、原核生物の転写と翻訳の両方が細胞質で同時に起こります。したがって、一次転写は、転写がまだ進行中の翻訳に容易に使用されます。
図 1:原核生物の遺伝子構造
さらに、単一タイプの RNA ポリメラーゼが原核生物の転写に関与しています。転写の開始には、シグマ因子と、Pribnow ボックスと呼ばれる特定の DNA 配列が必要です。 70S リボソームは、原核生物の多シストロン性 mRNA の翻訳に関与しています。最も重要なことは、原核生物の遺伝子発現の調節は、転写レベルの増減によって転写レベルで起こることです。
真核遺伝子発現とは
真核生物の遺伝子発現は、真核生物の遺伝子の情報に基づいて遺伝子産物を合成するプロセスです。重要なことに、真核生物の DNA は核内で発生します。したがって、転写は核内でも発生します。通常、rRNA を転写する RNA ポリメラーゼ 1、mRNA を転写する RNA ポリメラーゼ 2、および tRNA を転写する RNA ポリメラーゼ 3 の 3 つの RNA ポリメラーゼが、異なるタイプの RNA の転写を担っています。さらに、各真核遺伝子は個々のプロモーターの制御下にあります。したがって、転写はモノシストロンmRNAをもたらします。
図 2:原核生物と真核生物の遺伝子発現
さらに、mRNA の一次転写産物は、5' キャップと 3' ポリ A テールの付加を含む転写後修飾を受けます。一方、真核生物のmRNAのタンパク質コード領域を中断するイントロンは、RNAスプライシングと呼ばれるプロセスでスプライシングされます。最終的なmRNA分子は成熟mRNAであり、核を細胞質に残し、翻訳の準備ができています. 80S リボソームは、真核生物の mRNA の翻訳を担っています。真核生物のタンパク質は、リン酸化、アセチル化、メチル化、グリコシル化などの翻訳後修飾を受けます。真核生物における遺伝子発現の調節は、主に転写レベルで発生します。ただし、エピジェネティクス、転写後、翻訳、翻訳後のレベルでも発生する可能性があります。
原核生物と真核生物の遺伝子発現の比較と対照
原核生物と真核生物の遺伝子発現の類似点
- 原核生物と真核生物の遺伝子発現は 2 つのプロセスです細胞内の機能的な遺伝子産物の合成を担う生物。
- 彼らの遺伝子産物には機能性タンパク質が含まれており、コード遺伝子と非コード RNA の発現において、非コード DNA の発現をもたらします。
- 遺伝子発現の 2 つの主なプロセスは次のとおりです。転写と翻訳。
- タンパク質コード遺伝子は転写と翻訳の両方を受ける一方、非コード DNA は転写のみを受けます。
- 一方、RNA ポリメラーゼが原因の酵素です。転写用。タンパク質をコードする遺伝子が転写されると mRNA が生成され、非コード DNA が転写されると tRNA、rRNA、miRNA などの非コード RNA が生成されます。
- ただし、mRNA のみが翻訳を受けます。細胞質で発生します。また、rRNA から形成されたリボソームは翻訳を促進しますが、tRNA は適切なアミノ酸を運びます。
原核生物と真核生物の遺伝子発現の違い
定義
原核生物の遺伝子発現とは、原核生物の遺伝子に関する情報に基づいて、機能的な遺伝子産物を合成するプロセスを指します。一方、真核生物の遺伝子発現とは、真核生物の遺伝子に関する情報に基づいて、機能的な遺伝子産物を合成するプロセスを指します。
空間分離
原核生物の遺伝子発現は完全に細胞質で行われますが、真核生物では転写は核内で行われ、翻訳は細胞質で行われます。
時間の分離
原核生物の遺伝子発現では転写と翻訳が同時に起こりますが、真核生物の遺伝子発現では転写と翻訳は時間的に分離されています。
DNAの発生
さらに、原核生物の DNA は細胞質に存在し、真核生物の DNA は核内に存在します。
エピジェネティックな要因
さらに、原核生物の DNA は永続的に凝縮した形ではありませんが、真核生物の DNA はヒストンと安定した凝縮した複合体を形成します。
プロモーター要素
原核生物には 3 つのプロモーター要素が含まれています。1 つは遺伝子の上流、2 番目は遺伝子の 10 ヌクレオチド下流、3 番目は遺伝子の 35 ヌクレオチド下流です。しかし、真核生物には、TATA ボックスを含むはるかに大きなプロモーター要素のセットが含まれています。
転写開始因子
原核生物の転写開始因子は、開始複合体と集合しません。しかし、真核生物の転写開始因子は開始複合体と集合します。
オープン リーディング フレーム
イントロンは原核遺伝子のオープンリーディングフレームを妨害しませんが、イントロンは真核遺伝子のオープンリーディングフレームを妨害します。
RNAポリメラーゼ
さらに、原核生物の遺伝子発現には 1 種類の RNA ポリメラーゼが装備されていますが、真核生物の遺伝子発現には 3 つの RNA ポリメラーゼが使用されています。
遺伝子のサイズ
原核生物の遺伝子は小さいですが、真核生物の遺伝子は大きくなります。
余分な DNA
原核生物が余分な DNA を持つことはめったにありませんが、真核生物は反復 DNA の大きな領域を持っています。
ノンコーディングDNAへのコーディング
原核生物ゲノムの 95% にはタンパク質をコードする遺伝子が含まれていますが、真核生物ゲノムの 98% には非コード DNA が含まれています。
遺伝子
いくつかの機能的に関連する遺伝子は、原核生物ではオペロンと呼ばれるクラスターで発生しますが、真核生物の遺伝子は個別に発生します。
mRNAのタイプ
原核生物の遺伝子発現は多シストロン性mRNAをもたらし、真核生物の遺伝子発現は単シストロン性mRNAをもたらします。
転写後修飾
転写後修飾は原核生物の遺伝子発現では発生しませんが、転写後修飾は真核生物の遺伝子発現で発生します。
リボソーム
さらに、原核生物には 70S リボソームがあり、真核生物には 80S リボソームがあります。
翻訳後修飾
原核生物の遺伝子発現では翻訳後修飾は起こりません。しかし、真核生物の遺伝子発現では翻訳後修飾が発生します。
遺伝子発現の調節
原核生物の遺伝子発現の調節は、転写レベルで発生します。しかし、真核生物の遺伝子発現の調節は、エピジェネティックなレベル、転写レベル、転写後レベル、翻訳レベル、または翻訳後レベルで発生する可能性があります。
結論
原核生物および真核生物の遺伝子発現は、ゲノムの情報に従って機能的な遺伝子産物を生成するプロセスです。通常、転写と翻訳という 2 つのプロセスを経て進行します。通常、翻訳は細胞質で行われます。機能的に関連する原核生物の遺伝子が集まってオペロンを形成し、それが一緒に転写して多シストロン性のmRNAを形成します。また、原核生物の細胞質では転写と翻訳が同時に起こります。対照的に、真核生物の転写は核内で起こり、mRNA は翻訳のために細胞質に入ります。したがって、転写と翻訳は連動していません。それに加えて、真核生物の遺伝子は個別に転写を受け、モノシストロン性のmRNAを形成します。
