ポジティブと負の遺伝子制御の違い

遺伝子制御とは、細胞内のDNAにある遺伝子の発現を制御することである。遺伝子の発現を制御することで、細胞内の機能性タンパク質の生産をコントロールすることができます。ある遺伝子はオン、ある遺伝子はオフと必要に応じて切り替えています。遺伝子の利用を始め、タンパク質は制御することができます。異なる遺伝子は、クロマチン構造制御、転写レベル、RNAプロセシングレベルなど、遺伝子発現の異なるポイントで制御されています。正と負の遺伝子調節は、遺伝子が発現する過程と遺伝子が抑制される過程の2つの遺伝子調節過程であり、正と負の遺伝子調節は、遺伝子が発現する過程と遺伝子が抑制される過程の2つである。遺伝子発現の正と負の大きな違いは、正の遺伝子制御では、転写因子が遺伝子プロモーターに結合し、RNAポリメラーゼの結合を促進して遺伝子を転写するのに対し、負の遺伝子制御では、ブロックタンパク質が遺伝子のオペレーターに結合して遺伝子発現を阻止する点である。

目次1. 概要と主な相違点2. プラスの遺伝子調節とは3. マイナスの遺伝子とは4. 横並び比較-プラスとマイナスの遺伝子調節5. まとめ

ポジティブな遺伝子制御は何ですか？

転写は、遺伝子発現の最初のステップである。RNAポリメラーゼが遺伝子と結合している場合にのみ発生する。RNAポリメラーゼのDNAへの結合は、細胞核にある転写因子によって誘導される。転写因子は、遺伝子発現に不可欠なタンパク質である。この因子は、遺伝子のプロモーター領域に結合し、RNAポリメラーゼを鋳型DNAにリクルートすることによって、遺伝子の発現を活性化するはずである。転写因子は単独で、あるいは他のタンパク質と協調して作用し、RNAポリメラーゼ酵素によって触媒されるmRNAの合成を促進または阻害することによって、遺伝子の発現速度を調節することができる。

ポジティブな遺伝子制御とは、遺伝子の発現とそれがコードするタンパク質の生成を促進するプロセスである。転写因子がプロモーターに結合し、RNAポリメラーゼをリクルートして転写を開始することによって起こる。cAMP-CRP複合体は、β-ガラクトシダーゼ遺伝子の正の遺伝子制御を行う活性化因子である。

図01：ポジティブな遺伝子制御

負の遺伝子制御は何ですか？

遺伝子の発現は、細胞内のある種のタンパク質によって阻害されることがあります。遺伝子活性化の阻害剤として作用する。これらはリプレッサータンパク質として知られている。リプレッサーとは、遺伝子やプロモーターの作動部位に結合し、転写を阻止するタンパク質のことである。したがって、遺伝子の負の調節は、遺伝子の発現やタンパク質の生産を妨げるプロセスである。遺伝子のプロモーター領域にリプレッサータンパク質が結合すると、RNAポリメラーゼが開始点でブロックされ、遺伝子が抑制される。ブロッカーが存在しない場合にのみ、対応する遺伝子を**タンパク質に発現させることができる。トリプトファンは、遺伝子の負の制御に関与する共通のリプレッサー分子である。

図02: ネガティブな遺伝子制御

ポジティブと負の遺伝子制御の違い

概要 - ポジティブ vs. 負の遺伝子制御

細胞は、DNAの中に遺伝子の遺伝情報を隠し持っています。遺伝子が発現し、タンパク質が合成されることを「遺伝子発現」といいます。しかし、細胞内では遺伝子発現が制御され、不要なタンパク質の合成にエネルギーや原料を浪費することがないようになっている。遺伝子の制御には、正の制御と負の制御の2種類がある。正の遺伝子制御では、転写因子が遺伝子プロモーターに結合することで遺伝子発現が行われる。負の遺伝子調節では、遺伝子の作動部位に抑制タンパク質が結合することにより、遺伝子が発現しない。これが、ポジティブとネガティブの遺伝子制御の大きな違いである。