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遺伝子発現はどのように開始されますか?

遺伝子発現、DNAでエンコードされた遺伝情報を機能的産物(通常はタンパク質)に変換するプロセスは、複雑で高度に制御された一連のステップで開始します。これが故障です:

1。転写:

* 開始: これは、遺伝子のDNA配列が読み取り、メッセンジャーRNA(mRNA)分子にコピーされる重要な最初のステップです。

* プロモーター認識: 転写の原因となる酵素であるRNAポリメラーゼは、遺伝子の上流に位置するプロモーターと呼ばれる特定のDNA配列に結合します。

* DNA巻き戻し: RNAポリメラーゼはDNA二重らせんを巻き戻し、mRNAの合成に使用されるテンプレート鎖を露出させます。

* 転写開始複合体形成: 転写因子と呼ばれるさまざまなタンパク質がプロモーター領域に結合し、RNAポリメラーゼを動員し、転写開始部位を安定化するのに役立つ複合体を形成します。

2。 RNA処理:

* 前mRNA処理: 前mRNAとして知られる新しく合成されたmRNA分子は、タンパク質に翻訳する前にいくつかの修飾を受けます。これらの変更には次のものがあります。

* 5 'キャッピング: Pre-MRNAの5 '端に保護キャップが追加されます。

* スプライシング: イントロンと呼ばれる非コード領域は、前mRNAから除去され、コーディング領域(エクソン)のみが残ります。

* 3 'ポリデニル化: Adenineヌクレオチドの尾(Poly-A Tail)がmRNAの3 '末端に加えられ、核からの安定性と輸送に寄与します。

3。翻訳:

* 開始: 処理されたmRNA分子は、核から出て細胞質に入り、リボソームに遭遇します。 リボソームは、mRNAコードを読み、タンパク質を合成する細胞機械です。

* リボソーム結合: リボソームの小さなサブユニットは、mRNAの5 'キャップに結合します。

* コドン認識を開始: リボソームはmRNAに沿って移動し、スタートコドン(AUG)に遭遇し、タンパク質コーディング配列の始まりを示します。

* 大きなサブユニット結合: 大きなリボソームサブユニットは複合体に結合し、機能性リボソームを形成します。

4。伸び:

* コドン認識: リボソームは、一度に3つの塩基(コドン)のmRNA配列を読み取り、各コドンは特定のアミノ酸に対応します。

* アミノ酸送達: それぞれ特定のアミノ酸を運ぶ各RNA(TRNA)分子はmRNAコドンに結合し、リボソームに正しいアミノ酸を供給します。

* ペプチド結合形成: リボソームは鎖でアミノ酸を結合し、ポリペプチドを形成します。

5。終了:

* コドン認識を停止: リボソームはmRNAで停止コドン(UAG、UAA、またはUGA)に遭遇し、タンパク質コーディング配列の終わりを示します。

* リボソーム分解: ポリペプチド鎖はリボソームから放出され、リボソームは分解されます。

遺伝子発現の調節:

* 転写調節: 転写の開始は、以下を含むさまざまな要因によって厳しく制御されます。

* 転写因子: 特定のDNA配列に結合し、遺伝子発現を活性化または抑制するタンパク質。

* クロマチンリモデリング: クロマチン(DNAおよび関連タンパク質)の構造の変化は、遺伝子のRNAポリメラーゼへのアクセシビリティに影響を与える可能性があります。

* 転写後調節: 遺伝子発現は、次のようなメカニズムを介して、転写後に調節することもできます。

* mRNA分解: mRNA分子は分解され、タンパク質産生が減少する可能性があります。

* 翻訳規則: 因子は、リボソームによるタンパク質合成速度に影響を与える可能性があります。

* 翻訳後調節: タンパク質が作られると、その活動はさらに制御できます。

* タンパク質修飾: タンパク質の構造または機能の変化は、その活性を変える可能性があります。

* タンパク質分解: タンパク質を分解して、細胞内のレベルを低下させることができます。

要約すると、遺伝子発現は複数のステップと規制層を含む複雑なプロセスです。この複雑なシステムは、適切な遺伝子が適切なタイミングで適切な量で発現し、細胞と生物の多様な機能につながることを保証します。

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