transcription

translation

DNA

mRNA

タンパク質

3'5'3'

5' 3'

transcription 転写5'

transcription 転写DNAの一方の鎖の配列のコピーがRNAで作られる事。（RNA合成）ribose の 2' が -OH で、AGCT の代わりに AGCU が使われる。mRNA は比較的不安定（分解されやすい）。細胞でタンパク質が必要なときのみ、mRNAの合成がおこる。不要になると、mRNAの合

成がとまり、細胞内のmRNAは比較的短時間で分解するので、タンパク質が作られなくなる。遺伝子の転写が起こることを、

-> 「遺伝子が発現する」 gene expression

分子細胞生物学第４版10章

転写

翻訳

Stryer生化学29章

transcription

translation

DNA

mRNA

タンパク質（酵素）

ある遺伝子　(coding region)5' 3'

3'

5' 3'

DNAの上側の配列と同一

もう１つの遺伝子5'3'

translation

transcription

mRNA

5'

他のタンパク質（酵素）

DNAの下側の配列と同一

２本鎖DNAのどちら側の鎖も、mRNAとして読まれる可能性がある。

この部分ではDNAの上側の鎖が coding strand

こちらの部分ではDNAの下側の鎖が coding strand

DNA

RNA

5' 3'3' 5'

5' 3'mRNA

DNA の上側の鎖と配列が同じ下側の鎖と配列が相補的

transcription

coding strand mRNAと同じ配列の鎖sense strand

template strand　（鋳型鎖）antisense strandmRNAと相補的な配列の鎖

DNAの２本の鎖は互いにcomplementary 相補的anti-parallel 逆平行

3'

3'

5'

転写

DNA

promoter

terminator

RNA合成酵素RNA polymerase

startpoint (+1)

-1 +1

-35 -10

RNA合成酵素の結合部位 +1 mRNAの5'端に相当するDNA部位-1 その１塩基上流0 は存在しないupstream downstream

上流 下流

RNA合成酵素がmRNA合成を終止する部位

transcription unit promoter から terminator までの領域

5' 3'

5'側

3'側

RNA合成酵素はcoding strandの 5'-> 3' の方向に移動

大腸菌では

RNA合成

合成開始点

DNA の２本鎖は逆平行で相補的

一時的に２本鎖が開き１本鎖が露出Transcription Bubble

template strand に相補的に mRNAが 5'->3' の方向に合成される。

結果的に、mRNAとcoding strand は、配列が同じとなる。

mRNA が合成される前方（下流）の２本鎖は開き、後方は順次閉じて行く。

downstreamupstream

RNA合成酵素が結合する事により、２本鎖DNAが開く

+1-1

+1 startpointmRNAの5'端に相当

mRNA は 5'->3' の方向に合成される

転写開始にはprimerは不要

GTCGCCATTAACCAG---AGCTTGCAG CAGTAGCT---><--TCGAACGTC GTCATCGA---- CAGCGGTAATTGGTC

AUUAAC->''''''

RNA polymerase は、promoter に結合し、２本鎖をひらき、template strand に相補的に、5' -> 3' の方向に、RNAを合成していく。

template strand

coding strand

5'

5'3'

3'

5'

２本鎖を開いて行く２本鎖を閉じて行く

DNA の coding strand と template strand とは互いに相補的なので、template strand に相補的に合成されたmRNAの配列は、結果的に coding strand と同じ

mRNA

DNA

分子細胞生物学　第10章

TTAACCAGCAGTAG---AGCTTGCAGGTCGCCA CT---><--TCGAACGTCCAGCGGT GA---- AATTGGTCGTCATC

AGCAGU->''''''

AUUAACC

２本鎖を開いて行く

5' 3'

5'mRNA

5'3'

DNA

合成開始にprimerは不要 DNA polymeraseの場合は合成開始にprimerが必要

Stryer29章p810

RNA合成酵素はDNAに結合し、２本鎖を開き、転写bubbleを形成。RNAを合成しながら前進すると、転写bubbleも前進し、RNAが合成される。

２本鎖が開いた部分がRNA合成酵素とともに移動

RNA合成酵素が前進するにつれ、前方で２本鎖をまきもどし、開口部bubbleを形成。bubbleの中でtemplate strandに相補的にRNAを合成。DNAは後方で再び２本鎖を形成。

RNA合成酵素が結合する事で２本鎖DNAが部分的に解離

Stryer29章p812

transcription 転写の反応は４つのステージにわかれる。

Template recognitionRNA polymerase が promoter 部位に結合し２本鎖を開く。

Initiation非常に短い（９塩基以内）RNAが合成され、そのまま放出される。

ElongationRNA polymerase がDNA上を移動しながらRNAを合成。 RNA は 5' -> 3' のほうに伸長していく。

Terminationterminator 部位で、RNA合成を終止し、RNA polymerase は DNAからはなれる。

promoter

terminator

!

!

シグマ

! :　RNA polymerase core enzyme が promoter に結合するのに必要core enzyme

大腸菌の RNA polymerase （RNA 合成酵素）の構造

"

"

#

#'!

シグマ 因子

core enzyme

holo enzyme

("2##')

("2##'!)

! factor

promoterRNA合成酵素結合部位

holo enzyme （"2##' + !）のみが promoter に結合できる。mRNA を合成はじめると ! がはずれ、core enzyme だけで、 mRNAの合成をつづける（elongation）。

DNA

★

★

! factor: RNA polymeraseが promoter に結合するのに必要

(core polymerase)

分子細胞生物学第４版 Fig10-11

startpoint

mRNA合成開始黄色の部分が各遺伝子での共通部分

共通配列

弱いpromoter+1AまたはＧ

大腸菌のpromoterの特徴★　startpoint は A または G★　-10 配列 Pribnow box★　-35 配列★　それらの間隔は 16-18 塩基

Up 強いpromoterに変化Down 弱いpromoterに変化

Stryer29章p810

core promoter

●　RNA polymerase と DNAとの接触点10.6 bases

10.6 bases

2本鎖DNA は１回転で

-35 領域 -10 領域

RNA polymerase と DNAとの接触点は、２本鎖DNA のらせんで、一方向に面している。

-10 領域Pribnow box

RNA合成酵素はこちら側から２本鎖DNAに結合

転写の終結　　　　termination of transcription

DNAの終結配列による転写終了

$-dependent termination 　$ タンパク質による転写終了

stem-loop + UUUUUU stem-loop

mRNA

•••••GCCGTA

AAA••••••

DNA鋳型鎖

AAAAUUUU の結合が弱い

大腸菌

ロータンパク質は６量体を形成し、ロー結合部位の１本鎖RNAに結合し、ATPのエネルギーを用いて､RNAを鋳型鎖DNAから分離する｡

TTGACA TATAAT A

-35 配列 -10 配列

mRNA

startpoint+1

Shine-Dalgarno 配列

AUG UAG

Met-Ser--- - - - -Ala-stop

タンパク質

RNA polymerase 結合部位　　　promoter

terminatormRNA合成停止部位

translation

transcription

大腸菌 (E. coli) の遺伝子

coding region

transcription unitpromoter から terminator まで

実際にタンパク質をコードする領域

5' 3'

N端 Ｃ端

転写開始部位

ribosome 結合部位