マインドマップギャラリー 遺伝子発現制御
分子生物学、ヒューマンヘルス第 9 版によれば、遺伝子の転写と翻訳のプロセスは、相補的な RNA 配列への遺伝子の転写、ポリペプチド鎖への mRNA の翻訳、およびポリペプチド鎖を最終的なタンパク質産物に組み込みます。
2024-02-08 16:55:42 に編集されましたAvatar 3 centers on the Sully family, showcasing the internal rift caused by the sacrifice of their eldest son, and their alliance with other tribes on Pandora against the external conflict of the Ashbringers, who adhere to the philosophy of fire and are allied with humans. It explores the grand themes of family, faith, and survival.
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遺伝子発現制御
基本的な概念と機能
遺伝子発現: 遺伝子の転写と翻訳のプロセスは、相補的な RNA 配列への遺伝子の転写、ポリペプチド鎖への mRNA の翻訳、最終タンパク質へのポリペプチド鎖の組み立てなど、遺伝子によって運ばれる遺伝情報が表現型として表現されるプロセスでもあります。製品。
遺伝子発現の時間的特異性
機能的ニーズに応じて、特定の遺伝子の厳密な発現が一定の時間順序で発生します。
多細胞生物における遺伝子発現の時間特異性 (ステージ特異性とも呼ばれます) 多細胞生物における遺伝子発現の時間特異性 (ステージ特異性とも呼ばれます)
遺伝子発現の空間特異性
個体の成長および発達中に、同じ遺伝子産物が個体の異なる組織または器官で異なって発現される場合があります。
同じ内臓、組織、細胞における違いの根拠は、特定の遺伝子発現または差次的な遺伝子発現です。
遺伝子の発現方法の多様性
ハウスキーピング遺伝子(基本遺伝子):生物のほぼすべての細胞で継続的に発現され、環境条件の影響を受けにくい遺伝子
誘導性遺伝子: 特定の環境シグナルの刺激下で、対応する遺伝子が活性化され、遺伝子発現産物が増加します。
抑制可能な遺伝子: 特定の環境シグナルの刺激下では、対応する遺伝子が抑制され、遺伝子発現産物が減少します。
調整された発現: 特定のメカニズムの制御下で、機能的に関連する遺伝子のグループは、その発現モードに関係なく、調整されて一緒に発現する必要があります。
遺伝子発現は調節配列と調節分子によって調節される
シス作用エレメント: 調節されるコード配列と同じ DNA 鎖上に位置する調節配列
トランス作用因子: 調節されたコード配列から遠く離れたいくつかの調節配列は、コード遺伝子を調節する発現産物を生成します。タンパク質と DNA には 2 つのタイプがあります。
遺伝子発現制御には複数のレベルと複雑さが存在します
遺伝子発現の制御は遺伝子発現の全プロセスに反映され、転写レベルでの制御が遺伝子発現の基本的な制御点となります。
原核生物の遺伝子発現制御
原核生物のゲノムの特徴
①原核生物のゲノムは超らせん構造を持った閉環状DNA分子です
②ゲノム中に反復配列が少ない
③タンパク質をコードする構造遺伝子は連続した遺伝子であり、そのほとんどは単一コピー遺伝子ですが、rRNAをコードする遺伝子は依然として多コピー遺伝子です。
④ゲノムに占める構造遺伝子の割合(約50%)は真核生物のゲノムに比べてはるかに大きい
⑤ゲノム上には多くの構造遺伝子がオペロン単位で配列されている
⑥文字起こしと翻訳は同じ空間で行われ、時間的にはあまり差がありません。
オペロンは、原核生物遺伝子の転写制御の基本単位です。
ポリシストロン性: 複数のポリペプチド鎖をコードする情報を運ぶ mRNA
モノシストロニック: 単一のポリペプチド鎖のコード情報を運ぶ mRNA
調節配列にはプロモーターおよびオペレーター要素が含まれます
プロモーターは RNA ポリメラーゼが結合する部位であり、遺伝子発現効率を決定する重要な要素です。
コンセンサス配列: さまざまな原核生物の遺伝子プロモーター配列の特定の領域、通常は転写開始点の上流の -10 および -35 領域に見られるいくつかの類似した配列
コンセンサス配列はプロモーターの転写活性を決定します
調節遺伝子は、作動要素に結合できるリプレッサータンパク質をコードしており、リプレッサータンパク質は特定の作動要素を認識して結合し、遺伝子の転写を阻害します。
乳糖オペロンは典型的な誘導性調節因子です
乳糖代謝酵素遺伝子の発現特性: 環境中に乳糖が存在しない場合、これらの遺伝子は閉じた状態にありますが、環境中に乳糖がある場合にのみ、これらの遺伝子は開くように誘導されます。
乳糖オペレーターの構造
構造遺伝子 Z: β-ガラクトシダーゼをコードする
構造遺伝子 Y: パーミアーゼをコードする
構造遺伝子 A: アセチルトランスフェラーゼをコードする
オペレーター配列 O: 結合リプレッサータンパク質
プロモーター P (上流に CAP 結合部位を持つ)
調節遺伝子 I: 独立したプロモーター (PI) を持ち、リプレッサータンパク質をコードします。
P 配列、O 配列および CAP 結合部位は一緒になってラクトース オペロンの調節領域を構成します。
乳糖オペロンはリプレッサータンパク質とCAPによって二重に制御されています
Lacリプレッサータンパク質の負の制御
CAPの積極的規制
共同規制
トリプトファン オペロンは、抑制と減弱によって遺伝子発現を阻害します。
大腸菌トリプトファン オペロンはリプレッサー オペロンです。細胞内にトリプトファンが存在しない場合、リプレッサータンパク質はオペレーター配列に結合できないため、トリプトファンオペロンは開いた状態になり、逆にトリプトファンがコリプレッサーとして機能してオペレーター配列と複合体を形成します。リプレッサータンパク質に結合し、オペレーター配列上でトリプトファンオペロンを閉じ、トリプトファンの合成に使用される酵素の発現を停止します。
転写減衰: すでに転写が始まっている mRNA 合成の停止を促進することにより、トリプトファン オペロンの閉鎖を強化します。
原核生物の遺伝子発現は翻訳レベルで細かく制御されている
タンパク質分子はプロモーターまたはプロモーターの周囲に結合して自身を制御します
翻訳抑制は、タンパク質がそれ自体の mRNA に結合することを利用して、翻訳開始を制御します。
アンチセンス RNA は、mRNA の翻訳開始部位に結合する相補的配列を使用して翻訳開始を調節します。
mRNA コドンのコード頻度は翻訳速度に影響を与える
真核生物の遺伝子発現制御
真核生物のゲノムの特徴
①超螺旋構造をもつ直鎖状二本鎖DNA分子
②真核生物のゲノムは原核生物のゲノムよりもはるかに大きい
③真核生物のゲノムには多数の反復配列が含まれている
④真核生物の構造遺伝子は破壊遺伝子である
⑤真核生物はオペロンを持たず、転写によって生成されるmRNAはモノシストロン性です。
⑥クロマチン構造の存在
⑦遺伝情報は核DNAだけでなくミトコンドリアDNAにも存在する
クロマチン構造レベルでの制御
転写によって活性化されたクロマチンはヌクレアーゼに対して非常に敏感です
転写活性化クロマチンにおけるヒストン変化
CpGアイランドメチル化レベルの低下
転写開始の制御
シス作用エレメントは転写開始の重要な調節部位です
1. プロモーターは転写開始シグナルを提供します。
プロモーターは、RNA ポリメラーゼの結合と転写開始複合体の形成を媒介する DNA 分子上の配列です。
(1) クラス I プロモーター [GC ボックス]: 主に rRNA をコードする遺伝子を開始します。コア プロモーターおよび上流プロモーター エレメントが含まれます。
(2) クラス II プロモーター [TATA ボックス]: 主に mRNA と snRNA のコード化を開始します。
(3) クラス III プロモーター: 主に 5S rRNA、tRNA、U6snRNA などのコード化を開始します。
2. エンハンサーは隣接する遺伝子を強化します
エンハンサーは、真核生物プロモーターの作業効率を高めることができるホメオパシー要素であり、真核生物遺伝子の最も重要な制御配列であり、細胞内の各遺伝子の発現レベルを決定します。位置の方向とは無関係に機能します。
3. サイレンサーはマイナスの規制要素である
サイレンサーは、遺伝子の転写を阻害できる特定の DNA 配列で、いくつかのトランス作用因子と組み合わせると、遺伝子の転写を阻害し、遺伝子を沈黙させます。
4. 絶縁体はエンハンサーの作用を妨げます
絶縁体は、転写制御において重要な役割を果たすゲノム上の要素であり、プロモーターに対するエンハンサーの効果をブロックしたり、近くのクロマチン環境の影響から遺伝子を保護したりできます。
転写開始複合体の構築は転写調節の主要な手段である
転写後制御は主に真核生物の mRNA の構造と機能に影響を与えます
mRNAの安定性は真核生物の遺伝子発現に影響を与える
5’エンドキャップ構造はmRNAの安定性を高めることができます
3’末端ポリ(A)テールがmRNAの分解を防ぐ
一部の非コーディング低分子RNAは転写後の遺伝子サイレンシングを引き起こす可能性がある
pre-mRNA の選択的スプライシングは真核生物の遺伝子発現を調節できる
真核生物の遺伝子発現は翻訳中および翻訳後にも制御可能
翻訳開始因子活性の調節は主にリン酸化修飾によって起こる
RNA結合タンパク質は翻訳開始の制御に関与しています
翻訳産物のレベルと活性の制御により、遺伝子発現を迅速に制御できる
small RNA による遺伝子発現の制御は非常に複雑です
遺伝子発現の調節における長い非コードRNAの役割は無視できない