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。

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 : phe UUC : phe UUA : leu UUG : leu UCU : ser UCC : ser UCA : ser UCG : ser UAU : tyr UAC : tyr UAA : stop UAG : stop UGU : cys UGC : cys UGA : stop UGG : trp CUU : leu CUC : leu CUA : leu CUG : leu CCU : pro CCC : pro CCA : pro CCG : pro CAU : his CAC : his CAA : gln CAG : gln CGU : arg CGC : arg CGA : arg CGG : arg AUU : ile AUC : ile AUA : ile AUG : met ACU : thr ACC : thr ACA : thr ACG : thr AAU : asn AAC : asn AAA : lys AAG : lys AGU : ser AGC : ser AGA : arg AGG : arg GUU : val GUC : val GUA : val GUG : val GCU : ala GCC : ala GCA : ala GCG : ala GAU : asp GAC : asp GAA : glu GAG : glu GGU : gly GGC : gly GGA : gly GGG : 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 ３０Ｓ ｓｕｂｕｎｉｔ ｆＭｅｔ Ribosome ３０Ｓ　ｓｕｂｕｎｉｔ ｆＭｅｔ Ribosome ５０Ｓ　ｓｕｂｕｎｉｔ 5’ 3’ Shine-Dalgarno sequenceは８塩基長。 AUG ｍＲＮＡ Shine-Dalgarno sequence

原核生物の翻訳（elongation) ペプチド結合 P site A 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) eＩＦ2 Ｍｅｔ Ribosome ４０Ｓ ｓｕｂｕｎｉｔ eＩＦ3 Ribosome ４０Ｓ　ｓｕｂｕｎｉｔ eＩＦ3 Ribosome 6０Ｓ　ｓｕｂｕｎｉｔ 5’ 3’ eＩＦ4B ACC AUG G eＩＦ4A eＩＦ4E ｍＲＮＡ eＩＦ4G Cap 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） TTGACA TATAAT CG/AT -35 sequence -10 sequence +1 α σ α ω β β’ core enzyme holoenzyme RNAポリメラーゼ

原核生物の転写 （rho independent termination) ＤＮＡ Ｕ　ｒｉｃｈ ＣＣＣＣＧＧＧＧＣ ＧＧＧＧＣＣＣＣＧ ＲＮＡ　ヘアピン構造

原核生物の転写（Case:lactose) Operator lac Promoter lacI Promoter lac lacI lacZ lacY lacA RNAポリメラーゼ β-galactosidase Permease Acetylase

原核生物の転写 （Case:lactose repressor) Operator lac Promoter lacI Promoter lac lacI lacZ lacY lacA RNAポリメラーゼ RNAポリメラーゼ 親和性 inhibitor inducer(IPTG)

原核生物の転写 （Case:lactose activator) Operator lac Promoter lacI Promoter lac lacI lacZ lacY lacA RNAポリメラーゼ ＣＲＰ ｃＡＭＰ ＣＲＰ cAMP receptor protein (CRP)は catabolitic activator protein (CAP) ともいう。Activator として働く。 グルコースが不足 グルコースが十分

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 -45 +20 Core promoter UCE

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 +1 TATA box Inr

assembly of the RNA polymerase II pre-initiation complex TAFs : TBP-associated factors CTD: C-terminal domain。Tyr-Ser-Pro-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 E F H A B RNAポリメラーゼ TBP TATA box Inr ＣＴＤ

真核生物の転写制御(enhancer) enhance enhance enhance activator enhancer 遺伝子領域

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)