\r\n\r\n
マニピュレーターは、単一のプロモーターによって制御される遺伝子群を含むゲノムDNAの機能単位である。遺伝子の制御は、マニピュレーターの誘導や抑制によって実現される。操作者には、誘導型操作者と抑圧型操作者の2種類があります。誘導性マニピュレーターとは、基質となる化学物質(誘導剤)によって発現が開始されるマニピュレーターのことである。阻害型マニピュロンでは、通常、特定の代謝経路の最終産物であるコブロッカーと呼ばれる化学物質によって制御が行われる。これが、誘導性と抑制性の操作の重要な違いである。
1. 概要と主な違い 2. マニピュロンとは 3. 誘導されるマニピュロンとは 4. 抑制されるオペラとは 5. 誘導と抑制のマニピュロンの類似点 6. 横並び比較-表形式による誘導と抑制のマニピュロン 7. 総括
マニピュレーターとは、単一のプロモーターによって発現または制御される構造遺伝子群のことであり、ゲノムDNAの機能単位と考えられている。マニピュレーターは3つの要素で構成されています。プロモーター、オペレーター、そして遺伝子である。遺伝子の遺伝暗号は、転写という過程を経て、mRNAの配列に翻訳される。マニピュレーターは、mRNA配列の個々のユニットを生成し、その後、個々のタンパク質(主に代謝経路に関与する酵素)に翻訳される。当初、マニピュレーターは原核生物で発見されたが、その後、真核生物でも発見された。原核生物と真核生物のマニピュロンは、それぞれポリシス-トランスとモノシス-トランスのmrnaを生成させる。また、ファージ(ウイルスに感染した細菌)にもマニピュレーターが存在する。
誘導性マニピュレーターとは、ある異化経路に関連する酵素を相当数コードしている遺伝子系のことである。この経路の代謝物/基質が、特定の酵素をコードする遺伝子の転写を活性化することにより、誘導可能となる。この活性化は、ブロッカーが不活性化されたとき、または相乗的にそれによって誘導される可能性がある。誘導性マニピュレータは、誘導子によってオンとなる。誘導性マニピュレーターは、構造遺伝子、オペレーター遺伝子、プロモーター遺伝子、調節遺伝子、リプレッサー、インデューサーから構成されています。誘導性マニピュレーターは、1つ以上の構造遺伝子から構成されています。誘導性マニピュレーターの代表例として、紫色のガムマニュピレーターがあります。
図01:誘導型マニピュレータ-ラックマニピュレータ
Z、Y、Aの3つの構造遺伝子を持ち、それぞれmRNAを転写し、ガラクトシダーゼ、ラクトースパーミアーゼ、トランスアセチラーゼという3つの酵素に翻訳される。オペレーター遺伝子は、構造遺伝子の近くに位置し、その機能も制御しています。
抑制性マニピュレータは、コ・レプレッサーと呼ばれる化学物質の存在下で制御される。コ・インヒビターは、常に代謝経路の最終生成物である。コ・レプレッサーが存在する場合、マニピュロンはスイッチオフになると言われています。抑制的マニピュレーターの例として、トリプトファン・マニピュレーター(trpマニピュレーター)がある。遺伝子プロモーターには構造遺伝子、制御遺伝子、調節遺伝子があり、trpマニピュレーターは5つの構造遺伝子からなり、mRNAを転写し、その後に翻訳されて酵素機能を持つタンパク質をコードしている。
図02:抑制マニピュレーター-トリプトファンマニピュレーター
構造遺伝子は、trpマニピュレーターの一部である特定のオペレーター遺伝子によって制御されている。共リプレッサーは、細胞内で起こる代謝経路で生成されるか、外部から細胞内に侵入する。コ・レプレッサーの濃度は、細胞内転写の調節に比例する。コ・リプレッサーの濃度が高くなると、アポ・リプレッサーとコ・リプレッサーの複合体が形成される。アポ阻害剤は、マニピュロンの制御遺伝子によってコード化されるタンパク質である。この複合体はマニピュレーター領域と結合し、構造遺伝子の転写を阻害する。コ・レプレッサーの濃度が低いと、アポ・リプレッサーがマニピュレーター遺伝子に付着することが妨げられる。これにより、コ・レプレッサーの形成が継続される。アポ・リプレッサーとコ・リプレッサー複合体は、オペレーター遺伝子に結合し、遺伝子発現を停止させる。これにより、転写プロセスがブロックされ、酵素の合成が停止されるのです。
誘導型と抑制型のマニピュレーター | |
誘導性マニピュレーターでは、特定の代謝物がブロッカーを不活性化するまで、遺伝子のスイッチが切られる。 | 抑制性マニピュレーターでは、ブロッカーが特定の代謝物によって活性化されるまでは、遺伝子のスイッチが入ったままとなる。 |
代謝経路 | |
誘導性マニピュレーターは異化経路の役割を担っている。 | 抑制可能なマニピュレーターは、同化経路の役割を担っている。 |
酵素の合成 | |
この経路で使われる栄養素は、酵素の合成を活性化させる。 | 酵素の合成を阻害する経路の最終生成物によって、生産が遮断される。 |
例 | |
Lacマニピュロンは誘導性マニピュロンである。 | Trpのマニピュレーターは抑制性のマニピュレーターである。 |
マニピュレーターとは、1つのプロモーターによって制御される遺伝子群のことです。マニピュレーターは、その機能によって2種類に分類されます。彼らは誘導性操作者と抑圧性操作者です。誘導性マニピュレーターは代謝経路の基質によって制御され、抑制性マニピュレーターは代謝の最終産物(co-blockerと呼ばれる)の存在によって制御される。これが、誘導性マニピュレーターと抑制性マニピュレーターの大きな違いです。
本記事のPDF版をダウンロードし、オフラインで使用する場合は、引用の指示に従ってください。誘導式と抑制式のマニピュレーターの区別については、こちらからPDF版をダウンロードしてください。
1. "オペラ", ブリタニカ百科事典.Encyclopædia Britannica, n.d. ウェブサイト。こちらからご覧いただけます 2017.8.6誘導性プロモーター、作用性遺伝子 Tutorvista.comのウェブサイト。N, p., n.d. Web. 6 Aug. 2017 Available here.2 Inducible manipulators.誘導性マニピュレーター、マニピュレーター遺伝子、プロモーター遺伝子 Tutorvista.comのサイト。N, p., N.d. Web.