原核生物と真核生物の遺伝子調節はどのように類似していますか

原核生物と真核生物の両方のゲノムは遺伝子で構成されています。これらの遺伝子は、細胞の機能に不可欠なRNAやタンパク質などの機能性分子を生成するために発現されます。遺伝子発現の2つのステップは、転写と翻訳です。原核生物と真核生物の転写と翻訳はどちらも非常に似ています。ただし、真核生物は原核生物と比較してより発達した生物であるため、真核生物の遺伝子発現においていくつかの高度な特徴を特定することができます。ただし、どちらのタイプの生物も、遺伝子発現の調節にいくつかのメカニズムを使用しています。一般に、原核生物の遺伝子発現は転写レベルで調節され、真核生物の遺伝子発現は転写レベルと翻訳レベルの両方で調節されます。

対象となる主要分野

1.原核生物と真核生物では遺伝子発現はどのように調節されていますか –定義、遺伝子発現の調節 2.原核生物と真核生物の遺伝子調節はどのように類似していますか –原核生物と真核生物の遺伝子調節の類似性

重要な用語：真核生物、遺伝子発現、原核生物、遺伝子発現の調節、転写、翻訳

原核生物と真核生物では遺伝子発現はどのように調節されていますか

遺伝子発現は、DNAからRNAへの転写と、それに続くタンパク質への翻訳のプロセスです。これは、原核生物と真核生物の両方で厳しく規制されたプロセスです。遺伝子発現の調節は、遺伝子産物の量の増加または減少のいずれかの生成に関与しています。遺伝子発現の調節には、さまざまなメカニズムが関与しています。

レプリケーションレベル –突然変異は、遺伝子発現の変化を引き起こす可能性があります。
転写レベル –アクチベーターとリプレッサーは転写を調節します。
転写後レベル – RNAスプライシングは、転写後レベルでの遺伝子発現の調節に関与しています。
翻訳レベル – mRNA分子のタンパク質のアミノ酸配列への翻訳は、RNA干渉経路などのさまざまなプロセスによって制御されます。
翻訳後レベル –タンパク質の合成は、翻訳後修飾を制御することで制御できます。

遺伝子発現のさまざまなレベルの調節を図1に示します。

図1：遺伝子発現の調節

原核生物と真核生物の遺伝子調節はどのように類似していますか

転写と翻訳は、原核生物と真核生物の両方で非常によく似ています。 RNAポリメラーゼは、遺伝子のmRNAへの転写プロセスに関与しています。原核生物と真核生物の両方の翻訳は、リボソームの助けを借りて細胞質で起こります。原核生物と真核生物の両方における遺伝子発現の調節は、いくつかの類似点を示しています。

転写レベルでの調節–原核生物における遺伝子発現の調節は、主に転写の開始時に起こります。遺伝子発現は真核生物でも転写レベルで調節されています。
転写因子–プロモーター領域へのRNAの結合は、原核生物と真核生物の両方の遺伝子発現における転写因子によって調節されています。
構造遺伝子–機能的に類似した原核生物の遺伝子は、オペロンと呼ばれる遺伝子クラスターに編成されています。真核生物では、選択的スプライシングによって複数のタンパク質が生成されます。
アクチベーターとリプレッサー–アクチベーターは遺伝子発現を正に調節し、リプレッサーは原核生物と真核生物の両方で遺伝子発現を負に調節します。
フィードバックメカニズム–原核生物と真核生物の両方の遺伝子発現はフィードバックメカニズムによって調節されています。

転写レベルでの原核生物の遺伝子発現の調節を図2に示します。

図2：ラクトースオペロン規制

しかし、真核生物では、遺伝子発現の調節は、遺伝子発現のプロセス全体のさまざまな段階で発生します。これは、転写後、翻訳、および翻訳後のレベルで規制されています。

結論

遺伝子発現は、細胞内で機能的なRNAまたはタンパク質分子を合成するメカニズムです。遺伝子発現メカニズムは、原核生物と真核生物の両方で非常に似ています。細胞が必要な量の遺伝子産物を合成するためには、遺伝子発現を調節する必要があります。原核生物と真核生物の両方で、遺伝子発現は転写レベルで調節されています。両方のメカニズムは、転写因子、活性化因子、および抑制因子によって制御されます。原核生物と真核生物の両方の遺伝子を調節して、複数の遺伝子産物を生成することができます。