原核生物と真核生物の遺伝子発現を比較対照する
目次:
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ための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、転写と翻訳の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されてオペロンを形成し、したがって、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し、モノシストロン性のmRNAを産生します。さらに、転写と翻訳は原核生物の細胞質で同時に起こります。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、後者は細胞質内にあります。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。
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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。オペロンの例としては、LacオペロンやTrpオペロンなどがあります。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、一次転写物は、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、単一のタイプのRNAポリメラーゼが、原核生物の転写に関与しています。転写を開始するには、シグマ因子とプリブノー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、原核生物のポリシストロン性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が、転写レベルを増加または減少させることによって、転写レベルで起こることです。
真核生物の遺伝子発現とは
真核生物の遺伝子発現は、真核生物の遺伝子の情報に応じ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、転写は核内でも起こります。通常、3つのRNAポリメラーゼが異なるタイプのRNAの転写に関与します：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。さらに、各真核生物の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性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
原核生物と真核生物の遺伝子発現を比較対照する
原核生物と真核生物の遺伝子発現の類似性
原核生物と真核生物の遺伝子発現の違い
意味
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応じて、機能的な遺伝子産物を合成するプロセスのことです。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応じて、機能的な遺伝子産物を合成する過程を指します。
空間的分離
原核生物の遺伝子発現は完全に細胞質で起こりますが、真核生物では、転写は核内で起こり、翻訳は細胞質で起こります。
時間的分離
転写と翻訳は原核生物の遺伝子発現で同時に起こりますが、転写と翻訳は真核生物の遺伝子発現で一時的に分離されます。
DNAの発生
エピジェネティックな要因
さらに、原核生物のDNAは恒久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つ目は遺伝子の10ヌクレオチド下流、3つ目は遺伝子の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多くの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、開始複合体と一緒に組み立てられます。
オープンリーディングフレーム
イントロンは原核生物の遺伝子のオープンリーディングフレームを中断しませんが、イントロンは真核生物の遺伝子のオープンリーディングフレームを中断します。
RNAポリメラーゼ
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いです。
余分なDNA
原核生物が余分なDNAを持っている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。
非コーディングDNAへのコーディング
原核生物のゲノムの95％にはタンパク質をコードする遺伝子が含まれ、真核生物のゲノムの98％には非コードの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の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の種類
原核生物の遺伝子発現はポリシストロン性mRNAをもたらし、真核生物の遺伝子発現はモノシストロン性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は発生します。
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
翻訳後修飾は、原核生物の遺伝子発現では発生しません。しかし、翻訳後修飾は真核生物の遺伝子発現で起こります。
遺伝子発現の調節
原核生物の遺伝子発現の調節は、転写レベルで起こります。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起こり得る。
結論
原核生物と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。一般的に、それらは転写と翻訳の2つのプロセスを経て進行します。通常、翻訳は細胞質で起こります。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、オペロンが一緒に転写してポリシストロン性mRNAを形成します。また、転写と翻訳は原核生物の細胞質で同時に起こります。対照的に、真核生物の転写は核で起こり、mRNAは翻訳のために細胞質を通過します。したがって、転写と翻訳は結合されていません。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。
参照：
1. Ussery、David。 「真核生物における遺伝子発現の制御の紹介。」生物学210–遺伝学、1998年春、ここで入手可能2。 「16.2B：原核生物と真核生物の遺伝子発現。」 Biology LibreTexts、Libretexts、2019年11月19日、ここで入手可能。
画像提供：
1.「遺伝子構造原核生物2注釈付き」ThomasShafee – Shafee T、Lowe R（2017）。 「真核生物と原核生物の遺伝子構造」。 WikiJournal of Medicine 4（1）。 DOI：10.15347 / wjm /2017.002。 ISSN 20024436.（CC BY 4.0）Commons Wikimedia2経由。「Figure_16_01_01」OpenStaxCNX（CC BY 4.0）、OpenStaxCollege経由。
