原核生物と真核生物における遺伝子発現

遺伝子発現は、原核生物と真核生物の両方で起こる重要なプロセスである。真核生物と原核生物では結果は同じだが、両者にはかなりの違いがある。本稿では、原核生物と真核生物のプロセスの違いに特に重点を置いて、遺伝子発現の一般論を述べる。

遺伝子発現

ある遺伝子の情報が構造化されたとき、その特定の遺伝子は発現していると言われる。遺伝子発現は、生物学的に重要な分子を作るプロセスであり、それらは通常大きな分子である。遺伝子は主にタンパク質として発現するが、RNAもその産物である。遺伝子発現のプロセスがなければ、生命体は存在しない。

RNAの転写と発現と呼ばれる過程には、大きく分けて3つの段階がある。また、タンパク質の翻訳後修飾やノンコーディングRNAの成熟も、遺伝子発現に関連するプロセスの一つである。転写工程では、DNA鎖中の遺伝子の塩基配列がDNAデキャップ酵素によって分解され、RNAに転写される。新たに形成されたRNA鎖（mRNA）は、非コード配列を除去して遺伝子の塩基配列をリボソームにもたらすことによって再構成される。細胞質には、関連するアミノ酸を認識する特定のtRNA（転移RNA）分子が存在する。その後、tRNA分子は特定のアミノ酸と結合する。各tRNA分子には、3つのヌクレオチド配列がある。細胞質内のリボソームがmRNA鎖に付着し、開始コドン（プロモーター）を決定する。mRNAの塩基配列に対応するtRNA分子は、リボソームの大サブユニットに転送される。tRNA分子がリボソームに到達すると、対応するアミノ酸は配列中の次のアミノ酸とペプチド結合で結ばれる。このペプチド結合は、リボソームで最後のコドンが読み取られるまで続けられる。タンパク質鎖のアミノ酸の配列によって、タンパク質分子はそれぞれ異なる形と機能を持つ。この形と機能は、DNA分子に含まれるヌクレオチドの配列の結果である。従って、遺伝子によって形や機能の異なるタンパク質がコード化されていることは明らかである。

原核生物と真核生物の遺伝子発現の違いは何ですか？

-原核生物には核膜がないため、リボソームはmRNAの鎖が形成されると同時にタンパク質の合成を開始することができるのです。これは真核生物のプロセスとは対照的で、mRNAの鎖はリボソームが結合するために細胞質まで輸送されなければならない。また、原核生物の遺伝子発現には大きく分けて2つのステップがあるのに対し、真核生物のプロセスには大きく分けて3つのステップがあります。

-真核生物のDNAにはイントロン配列があるので、mRNA鎖にもこの配列が含まれることになります。したがって、真核生物では、核内でmRNA鎖をノックダウンする前に、RNAスプライシングが行われる必要がある。しかし、原核生物は遺伝物質にイントロンがないため、RNAの処理段階を持ちません。