遺伝子発現とアライメント
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Transcript 遺伝子発現とアライメント
遺伝子発現
B4ゼミ発表 酒井大輔
2004年 5月10日
遺伝子発現の全体的な流れ
DNA → RNA → タンパク質
遺伝子発現に必要な物質
(DNA)
DNAはクロマチン構造をとっている
A,G,C,Tの4文字で構成されたテープ
のようなもの
遺伝子発現に必要な物質
(mRNA)
遺伝子発現に必要なDNAの遺伝情報は
mRNAにコピーされ編集される。
A,G,C,Uの4文字で構成されたテープ
のようなもの。
遺伝子発現に必要な物質
(tRNA)
mRNAの3文字分の情報
(コドン)はtRNAによって
対応するアミノ酸に対応づ
けられる。
アミノ酸が結合したtRNAを
アミノアシルtRNAという。
anticodon loop
tRNA
acceptor
stem
遺伝子発現に必要な物質
(RNAポリメラーゼ)
DNAの遺伝情報はRNAポリメラーゼに
よってRNAに転写される。
原核生物では一種類だが、真核生物では
3種類ある。それぞれによって作られる
RNAの種類が異なる。
遺伝子発現に必要な物質
(リボソーム)
mRNA上の情報はリボソームによってタン
パク質に変換される。
リボソームはいくつかのタンパク質と
RNA(rRNA)によってできている。
原核生物、真核生物ともに大きく2つのユ
ニットに分けられる。
遺伝子コード
UUU :
UUC :
UUA :
UUG :
phe
phe
leu
leu
UCU :
UCC :
UCA :
UCG :
ser
ser
ser
ser
UAU :
UAC :
UAA :
UAG :
tyr
tyr
stop
stop
UGU :
UGC :
UGA :
UGG :
cys
cys
stop
trp
CUU :
CUC :
CUA :
CUG :
leu
leu
leu
leu
CCU :
CCC :
CCA :
CCG :
pro
pro
pro
pro
CAU :
CAC :
CAA :
CAG :
his
his
gln
gln
CGU :
CGC :
CGA :
CGG :
arg
arg
arg
arg
AUU :
AUC :
AUA :
AUG :
ile
ile
ile
met
ACU :
ACC :
ACA :
ACG :
thr
thr
thr
thr
AAU :
AAC :
AAA :
AAG :
asn
asn
lys
lys
AGU :
AGC :
AGA :
AGG :
ser
ser
arg
arg
GUU :
GUC :
GUA :
GUG :
val
val
val
val
GCU :
GCC :
GCA :
GCG :
ala
ala
ala
ala
GAU :
GAC :
GAA :
GAG :
asp
asp
glu
glu
GGU :
GGC :
GGA :
GGG :
gly
gly
gly
gly
翻訳の全体的な流れ
リボソームのsmall unitがmRNA上の
binding siteを認識し、結合。
リボソームのlarge unitがsmall unitと結合
し、翻訳のための複合体を構成する。
mRNAの開始コドン(AUG)からの情報を
タンパク質に移す。
終了コドン(UAA,UAG,UGA)に到達す
れば終了する。
原核生物の翻訳(initiation)
IF1 IF2 IF3
Ribosome
fMet
30S subunit
Ribosome
50S subunit
5’
3’
AUG
mRNA
Shine-Dalgarno
sequence
原核生物の翻訳(elongation)
ペプチド結合
A site
P site
fMet
T
AUG ACA
GGU
原核生物の翻訳(termination)
終了コドンをrelease factor(RF)が認識す
る
Release factor が作成されたタンパク質を
切り離す。Formyl化はキャンセルされる。
メチオニンも切り離されることがある。
Ribosome recycling factor (RRF)が結合
していたリボソームを切り離す
真核生物の翻訳(initiation)
Met
eIF2
Ribosome
40S subunit
eIF3
Ribosome
60S subunit
5’
eIF4B
3’
ACC AUG G
eIF4A
eIF4E
Cap
eIF4G
mRNA
Kozak consensus
Unusual translation elongation
(frameshifting)
T
K
A
K
K
S
E
P
A
A
ACC AAA GCA AAA AAG AGU GAA CCG GCA GCC
T
K
A
K
K E Stop
ACC AAA GCA AAA AAGAG UGA ACCGGCAGCC
frameshifting
Unusual translation elongation
(slippage)
K
Stop
Start
Y
AAA UAA AUGUCUAUGACCUAGUAAC AUG UAC
slippage
Unusual translation elongation
(bypassing)
G
Stop
G
L
GGA UAG AUGUCUAUGACCUAGUAAC GGA UUA
bypass
転写の全体的な流れ
RNAポリメラーゼがプロモータ領域を認識。
DNA鎖をほどきつつ、対応するRNAをつ
くる。
ヘアピン構造をつくり、終了。
つくられるRNAによっては、プロセシング
が行われる。
原核生物の転写
(プロモータとシグマ因子)
プロモータ
TTGACA
TATAAT
-35 sequence
-10 sequence
α
α
β
σ
ω
β’
RNAポリメラーゼ
core enzyme
holoenzyme
CG/AT
+1
原核生物の転写
(rho independent termination)
U rich
DNA
C
C
C
C
G
G
G
G
C
G
G
G
G
C
C
C
C
G
RNA ヘアピン構造
原核生物の転写(Case:lactose)
Promoter lacI
Promoter lac
lacI
Operator lac
lacZ
lacY
β-galactosidase Permease
RNAポリメラーゼ
lacA
Acetylase
原核生物の転写
(Case:lactose repressor)
Promoter lacI
Promoter lac
Operator lac
lacI
RNAポリメラーゼ
lacZ
lacY
lacA
RNAポリメラーゼ
親和性
inhibitor
inducer(IPTG)
原核生物の転写
(Case:lactose activator)
Promoter lacI
Promoter lac
Operator lac
lacI
lacZ
lacY
lacA
RNAポリメラーゼ
CRP
cAMP
CRP
グルコースが不足
グルコースが十分
cAMP receptor protein (CRP)は
catabolitic activator protein (CAP) と
もいう。Activator として働く。
真核生物の転写(RNAポリメラー
ゼ I とそのプロモータ)
18S,5.8S,28S rRNAを転写。
-45から+20ぐらいにcore promoterがある。
-100より上流にupstream control
element(UCE)がある。
-100
UCE
-45
+20
Core promoter
真核生物の転写(RNAポリメ
ラーゼ III とそのプロモータ)
5S rRNA,tRNAを転写。
Core promoterはコード領域にあるが、一部のも
のはRNAポリメラーゼ II と同様に上流にもプロ
モータ (TATA box) が存在する。
+1
Core promoter
真核生物の転写(RNAポリメラー
ゼ II とそのプロモータ)
mRNA,snRNA,hnRNAを転写。
-25程度にTATA box と呼ばれるプロモータ領域
が、+1程度に initiator (Inr) sequence と呼ば
れるプロモータ領域がある (core promoter)。
-25
TATA box
+1
Inr
assembly of the RNA polymerase
II pre-initiation complex
TAFs : TBP-associated factors
CTD: C-terminal domain。Tyr-SerPro-Thr-Ser-Pro-Ser の繰り返し。ほ乳
類だと52回程度繰り返す。
TBP : TATA-binding protein
: transcription factor
TAFs
A
TBP
E
F
B
H
RNAポリメ
ラーゼ
TATA box
Inr
CTD
真核生物の転写制御
(enhancer)
enhance
enhance
activator
enhancer
遺伝子領域
enhance
真核生物の転写制御
(DNA-binding protein)
NC2: TATA-boxが存在するときは
repressorとして、存在しないときは
activatorとして働く。
Pit-1: 接続する領域によってrepressorとし
て働くか、activatorとして働くかが変化する。
mRNAのプロセシング
Capping (5’ 末端)
Polyadenylation (3’ 末端)
Intron splicing
参考文献
GENOMES2 (著者:T.A.BROWN)
Instant Notes : Molecular Biology
(著者: P.C. Turner, A.G.Mclennan,
A.D.Bates , M.R.H.White)