遺伝子発現

遺伝子発現とは、遺伝子の塩基配列である遺伝コードがタンパク質合成を指示し、細胞の構造を生成するプロセスである。 アミノ酸配列をコードする遺伝子は”構造遺伝子”として知られている。転写：酵素RNAポリメラーゼによるメッセンジャーRNA（mRNA）の産生、および得られたmRNA分子の処理。,

翻訳：タンパク質合成を指示するためのmRNAの使用、およびタンパク質分子のその後の翻訳後プロセシング。

いくつかの遺伝子は、転写RNA（tRNA）およびリボソームRNA（rRNA）を含む、翻訳において役割を果たす他の形態のRNAの産生を担う。

構造遺伝子は、多数の異なる成分を含む：

• エクソン。 エクソンはアミノ酸をコードし、タンパク質産物のアミノ酸配列を集合的に決定する。, 最終成熟ｍｒｎａ分子に表されるのは遺伝子のこれらの部分である。
• イントロン。 イントロンは、アミノ酸をコードしない遺伝子の部分であり、翻訳前にmRNA分子から除去（スプライシング）される。

遺伝子制御領域

• 開始部位。 転写のためのスタートサイト。
• プロモーター。 遺伝子の”上流”数百ヌクレオチド領域（5’末端に向かって）。 それはmRNAに転写されませんが、遺伝子の転写を制御する役割を果たします。, 転写因子はプロモーター領域の特定のヌクレオチド配列に結合し、RNAポリメラーゼの結合を助ける。
• エンハンサー。 いくつかの転写因子（活性化因子と呼ばれる）は、転写速度を増加させる”エンハンサー”と呼ばれる領域に結合する。 これらの部位は、コード配列由来またはイントロン内の数千のヌクレオチドであり得る。 いくつかのエンハンサーは条件付きであり、転写因子と同様に他の因子の存在下でのみ機能する。
• サイレンサー。, いくつかの転写因子（リプレッサーと呼ばれる）は、転写速度を低下させる”サイレンサー”と呼ばれる領域に結合する。注：”遺伝子発現”という用語は、転写段階のみを指すために使用されることがある。

  

  転写

  転写は、プロモーターとエンハンサーの相互作用によって制御されるRNA合成のプロセスである。, タンパク質産物中のアミノ酸の配列を指定するメッセンジャーRNA（mRNA）、翻訳プロセスにおいて役割を果たすトランスファーRNA（tRNA）およびリボソームRNA（rRNA）など、いくつかの異なるタイプのRNAが産生される。

  転写には四つのステップが含まれます：

  1. 開始。 DNA分子は巻き戻され、分離して小さな開いた複合体を形成する。 RNAポリメラーゼは鋳型鎖のプロモーターに結合する。
  2. 伸び。 RNAポリメラーゼは鋳型鎖に沿って移動し、mRNA分子を合成する。, 原核生物において、RNAポリメラーゼは、プロモーターを認識するシグマ因子（転写因子）を含む多数のサブユニットからなるホロ酵素である。 真核生物には三つのRNAポリメラーゼがあります：I、IIおよびIII。
  3. 終了します。 原核生物では、転写が終了する二つの方法があります。 Rho依存性終結では、”Rho”と呼ばれるタンパク質因子は、テンプレート鎖、RNAポリメラーゼおよびRNA分子を含む複合体を破壊する原因である。, Rho非依存的終結では、RNA分子の末端にループが形成され、それ自体が切断されます。 真核生物における終了はより複雑であり、RNA転写産物の3’に追加のアデニンヌクレオチドを添加する（ポリアデニル化と呼ばれるプロセス）。
  4. 処理します。 トランスクリプションの後でRNAの分子はいくつかの方法で処理されます:イントロンは取除かれ、エクソンは単一の蛋白質コード配列から成っている成熟したmRNAの分子を形作るために一緒に接続されます。, RNA合成には通常の塩基対合ルールが含まれるが、塩基チミンは塩基ウラシルに置き換えられる。

  

  翻訳

  翻訳において、成熟mRNA分子は、特定のアミノ酸配列を有するポリペプチドを産生するために一連のアミノ酸を組み立てるため これが起こる細胞質の複合体はリボソームと呼ばれる。 リボソームは、リボソームタンパク質とリボソームRNA（rRNA）の混合物であり、大きなサブユニットと小さなサブユニットからなる。,

  

  翻訳には四つのステップが含まれます。

  1. 開始。 リボソームの小さなサブユニットはmRNA分子の5’末端で結合し、開始コドン（AUG）に出会うまで3’方向に移動する。 その後、リボソーム複合体の大きな単位および開始tRNA分子と複合体を形成する。
  2. 伸び。 MRNA分子上の後続のコドンは、アミノ酸に結合したtRNA分子がmRNAに結合するかを決定する。 酵素ペプチジルトランスフェラーゼはペプチド結合を用いてアミノ酸を結合させる。, プロセスは続き、リボソームがmRNAの分子に沿って動くと同時にアミノ酸の鎖を作り出します。
  3. 終了します。 リボソーム複合体が一つ以上の停止コドン（UAA、UAG、UGA）に達したときに翻訳が終了した。 真核生物のリボソーム複合体は、原核生物よりも大きく複雑である。 さらに、転写および翻訳のプロセスは、核（転写）および細胞質（翻訳）の間で真核生物に分割され、遺伝子発現の調節のためのより多くの機会を提供する。,
  4. タンパク質の翻訳後処理

  遺伝子調節

  遺伝子調節は、遺伝子発現の速度および様式を制御する細胞プロセスの標識である。 遺伝子、RNA分子、タンパク質（転写因子を含む）および発現系の他の成分の間の複雑な相互作用のセットは、特定の遺伝子がいつ、どこで活性化され、タンパク質またはRNA産物が産生される量を決定する。,

  いくつかの遺伝子は、基本的な代謝機能に関与するタンパク質を産生するため、連続的に発現され、いくつかの遺伝子は、細胞分化の過程の一部として発現され、いくつかの遺伝子は、細胞分化の結果として発現される。

  遺伝子調節のメカニズムには、転写速度を調節する

  • が含まれる。 これは最も経済的な規制方法です。
  • 単一の遺伝子から複数のタンパク質産物を産生するための代替スプライシングを含む、RNA分子の処理を調節する。
  • mRNA分子の安定性を調節する。,
  • 翻訳の速度を調整します。

  転写因子は、特定の調節性ヌクレオチド配列に結合することによって遺伝子の転写を調節する役割を果たすタンパク質である。

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