原核生物と真核生物の転写の大きな違いは、原核生物の転写は細胞質で行われるのに対し、真核生物の転写は核で行われることである。

細胞内では、DNAが細胞の活動を制御する情報を世代を超えて伝えています。さらに、DNAは、機能的・構造的な役割を持つ細胞内のすべてのタンパク質の合成を担っています。このように、DNAはこれらのタンパク質の合成を通じて、細胞の活動を制御しているのです。タンパク質を作るための遺伝情報を持つ遺伝子は、対応するタンパク質を合成するために発現させる必要があります。遺伝子の発現は、大きく分けて転写と翻訳の2つのステップで行われる。したがって、転写は遺伝子発現の最初のステップである。続いて翻訳です。転写の際、DNA上の遺伝情報は、mRNA中の遺伝暗号の3文字の配列に翻訳される。翻訳中、mRNAは一連のポリペプチドに翻訳される。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 原核生物の転写とは 3. 真核生物の転写とは 4. 原核生物と真核生物の転写の類似点 5. 横並び比較-原核生物と真核生物の転写の表形式 6. まとめ

原核生物転写は何ですか？

原核生物の転写は細胞質で行われる。しかも、それは常に翻訳とセットで行われる。原核細胞における転写には、結合、開始、伸長、終結の4段階がある。RNAポリメラーゼは、mRNA鎖の合成を触媒する酵素であり、RNAポリメラーゼがプロモーター配列に結合することが転写の最初の段階である。バクテリアの細胞には、mRNA、tRNA、rRNAというすべての種類のRNAを合成するRNAポリメラーゼが1つだけ存在する。大腸菌に見られるRNAポリメラーゼは、2つのαサブユニットと2つのβサブユニット、そしてシグマ因子から構成されている。

図01：原核生物の転写

このシグマ因子がDNAのプロモーター配列に結合し、DNAの二重らせんがほどけることで開始される。RNAポリメラーゼは、DNA鎖の一方を鋳型としてRNA鎖を合成し、DNA鎖に沿って移動しながら、5'から3'方向にらせんを展開する。その結果、伸長時にこのRNA鎖は5′から3′へ伸び、DNA鎖と短いハイブリッドを形成する。終止配列が出会うと、mRNAの配列の伸長は停止する。原核生物では、因子依存的な終結と内在的な終結の2種類がある。GC′c′末端に終結因子が豊富にある場合、Rho′a配列が短鎖で起こるためには、複数の内在性終結因子であるRho′3が必要である。

真核生物の転写は何ですか？

真核生物における転写は、細胞の核で行われる。原核生物の転写と同様に、真核生物の転写は、結合、開始、伸長、終結の4段階を経て行われる。しかし、真核生物の転写は、原核生物の転写よりも複雑である。

真核細胞では、RNAポリメラーゼはRNA pol I、RNA pol II、RNAポリメラーゼIIIの3種類があり、その位置や合成するRNAの種類が異なる。RNAポリメラーゼは、転写因子の助けを借りてプロモーター領域のDNAに結合する。DNAの螺旋がほどけ一本の鎖になると、RNAポリメラーゼが鋳型鎖からmRNAの配列を合成する触媒となる。このRNA鎖は5′から3′へ伸び、DNA鎖と短いハイブリッドを形成する。これをエロンゲーションと呼ぶ。伸長は、終結シグナルと呼ばれる特定の配列が転写されることで停止する。終結は、関与する酵素によって異なる様々なシグナルによって制御されている。

図02：真核生物の転写

また、転写によって生成される最初のRNA配列は、未熟なRNA配列である。ジャンク配列が含まれています。そのため、翻訳前の成熟mRNAを生成するためには、多くの修飾が必要である。これらの修飾は、RNAスプライシング、5′エンドキャッピング、3′アデニル化などである。原核生物とは異なり、真核生物では転写は翻訳と同時には行われない。

原核生物と真核生物の転写の共通点

• 原核生物と真核生物の転写は同じメカニズムで行われる。
• しかも、どちらも似たようなステップを踏んでいます。
• この2つの工程を経て、mRNAが生成される。
• また、RNAポリメラーゼは2つの転写過程を触媒している。
• また、どちらのプロセスもDNAを鋳型としてmRNAの配列を生成する。

原核生物と真核生物の転写の違い

原核生物の転写は細胞質で行われる。一方、真核生物の転写は核の中で行われる。これが原核生物と真核生物の転写の決定的な違いである。また、原核生物の転写では複数のシストランス型mRNAが生成されるが、真核生物の転写では単一のシストランス型mRNAが生成されるので、原核生物と真核生物の転写の違いとも言える。また、原核生物と真核生物の転写のもう一つの違いは、原核生物の転写には1つのRNAポリメラーゼが関与しているのに対し、真核生物の転写には3つのRNAポリメラーゼが関与していることである。

また、原核生物と真核生物のもう一つの違いは、原核生物では転写と翻訳が結合しているが、真核生物では結合していないことである。さらに、原核生物では転写後の修飾が行われないのに対し、真核生物では転写後の修飾が行われる。したがって、原核生物と真核生物の転写の違いでもある。

以下は、原核生物と真核生物の転写の違いに関するインフォグラフィックで、より詳しい情報を提供しています。

概要 - 原核生物 vs. 真核生物の転写

遺伝子発現の第一段階は転写であり、次いで翻訳が行われる。原核生物と真核生物では、転写の仕組みは同じだが、いくつかの違いがある。原核生物と真核生物の転写の大きな違いは、原核生物の転写は細胞質で行われ、真核生物の転写は核で行われることである。また、原核生物の転写には1つのRNAポリメラーゼしか関与しないが、真核生物の転写には3つのRNAポリメラーゼが関与する。また、原核生物のmRNA配列はマルチシストランスであるのに対し、真核生物のmRNA配列はシングルシストランスである。それだけでなく、転写後の修飾は真核生物では起こるが、原核生物では起こらない。原核生物と真核生物の転写の違いについてまとめました。

引用

1 原核生物における転写〉、『現代神経科学報告書』、米国国立医学図書館、1970年1月1日。ここでは、そのうちの2つを紹介します。"真核生物の転写", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2019年1月17日.ここで提供される 2 "Eukaryotic transcription", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 Jan 2019.