Transcript 第2回のpptファイル
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。