バクテリアと真核生物における転写:
開始、伸長、終了と関連タンパク質

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このページの最終更新日: 2020/10/17

  1. 概要: 転写 trancription とは
  2. バクテリアの転写
  3. 真核生物の転写

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概要: 転写 trancription とは

このページでは、バクテリアおよび真核生物の転写 trancription についてまとめる。Initiation, elongation, termination、RNA polymerase といった全ての転写に関わるトピックをまとめ、転写の調節については コアプロモーター のページに記載する。



バクテリアの転写

バクテリアの転写は、以下の 3 つの段階に分けることができる (1)。

Initiation

Initiation は、さらに以下の 4 つの段階から成る (1)。

  1. プロモーターが認識される。
  2. Transcription bubble が形成される。
  3. rNTP の間に最初の結合が作られる。
  4. 転写装置がプロモーターから離れる。

バクテリアの転写には -10 に TATAAT という consensus 配列をもつ Pribnow box があり、-35 には -35 region と呼ばれる TTGACA という配列が存在する。これらが転写に必須のコアプロモーターである (1)。

プロモーターを認識し、実際に転写を行うのは RNA ポリメラーゼ である。バクテリアの RNA ポリメラーゼは、以下のサブユニットの複合体である (1)。

  • 2 分子の α サブユニット
  • 1 分子の β サブユニット
  • 1 分子の β' サブユニット
  • 安定化させるタンパク質 ω
  • これに σ ファクターが加わることで活性型となり、転写が開始される。

rNTP は PCR における dNTP のようなもので、A, U, C, G のいずれかを意味する。DNA 合成とは異なり、RNA 合成はプライマーを必要としない。


Elongation

Initiation の最後の段階で、RNA polymerase は構造変化を起こし、プロモーター中の consensus sequence に結合していられなくなる (1)。ここから下流に transcription apparatus が移動していく段階を elongation という。

DNA の 2 本鎖が順次解かれ、RNA が合成される。37 °C のバクテリアでは、1 秒あたり約 40 塩基 の RNA が作られる。DNA の複製は 1000 - 2000 nt/s の速度で進むので、転写の速度は DNA 複製よりもはるかに遅い (1)。


Termination

Termination には 2 つのパターンがある (1)。

Rho-dependent termination の場合は、Rho というタンパク質が RNA 中の rut (rho utilization site) を認識する。

Rho-independent termination の場合は、RNA 自体がヘアピン構造を作り、転写を終結させる。


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真核生物の転写

真核生物の転写も、Initiation, elongation, termination の 3 つの段階から成る。主役は RNA polymerase であり、真核生物には以下の 3 種類の RNA polymerase がある。

RNA polymerase I

核小体に存在し、rRNA 前駆体を合成する (2)。

RNA polymerase II

核質に存在し、mRNA 前駆体である hnRNA および snRNA を合成。

RNA polymerase III

核質に存在し、tRNA と 5S rRNA を合成。


Initiation

RNA polymerase II、各種の転写因子および TATA binding protein が転写を開始する。

このように転写された mRNA は、スプライシングなどのプロセシングを受ける。詳細は mRNA のプロセシング のページを参照のこと。


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References

  1. Amazon link: Pierce 2016. Genetics: A Conceptual Approach: 使っているのは 5 版ですが、6 版を紹介しています。

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