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分子遺伝学において、リプレッサーは、オペレーターまたは関連するサイレンサーに結合して 1 つ以上の遺伝子の発現を阻害するDNAまたは RNA 結合タンパク質です。DNA 結合リプレッサーは、 RNA ポリメラーゼのプロモーターへの結合をブロックし、遺伝子のメッセンジャー RNAへの転写を防ぎます。RNA 結合リプレッサーは mRNA に結合し、mRNA からタンパク質への翻訳を防ぎます。この発現のブロックまたは減少は、抑制と呼ばれます。
関数
遺伝子発現を開始する分子である誘導因子が存在する場合、誘導因子はリプレッサータンパク質と相互作用し、オペレーターから切り離すことができます。その後、RNAポリメラーゼはメッセージを転写します（遺伝子を発現します）。コリプレッサーは、リプレッサーに結合してオペレーターにしっかりと結合させ、転写を減少させる分子です。
コリプレッサーと結合するリプレッサーは、アポアプレッサーまたは不活性リプレッサーと呼ばれます。アポアプレッサーの 1つのタイプは、細菌の重要な代謝タンパク質であるtrp リプレッサーです。上記の抑制メカニズムは、特定の条件 (特定の誘導因子の存在) が存在する場合にのみ転写を許可するため、フィードバック メカニズムの一種です。対照的に、活性リプレッサーはオペレーターに直接結合して遺伝子発現を抑制します。
リプレッサーは原核生物に多く見られますが、真核生物ではあまり見られません。さらに、真核生物のリプレッサーのほとんどは単純な生物（酵母など）に見られ、活性化因子と直接相互作用して作用します。[1]これは、DNAやRNAの構造を変化させることもできる原核生物のリプレッサーとは対照的です。
真核生物のゲノム内には、サイレンサーと呼ばれる DNA 領域があります。これらは、リプレッサーに結合して遺伝子を部分的または完全に抑制する DNA 配列です。サイレンサーは、遺伝子の実際のプロモーターから上流または下流の数塩基に位置する場合があります。リプレッサーには、サイレンサー領域用とプロモーター用の 2 つの結合部位もあります。これにより染色体のループが発生し、プロモーター領域とサイレンサー領域が互いに近づくことができます。
リプレッサーの例
ラックオペロンリプレッサー
lacZYAオペロンには、ラクトース分解に必要なタンパク質をコードする遺伝子が含まれています。[2] lacI遺伝子は、「リプレッサー」または「lacリプレッサー」と呼ばれるタンパク質をコードし、lacオペロンのリプレッサーとして機能します。[2] lacI遺伝子はlacZYAのすぐ上流にありますが、 lacIプロモーターから転写されます。[2] lacI遺伝子はLacIリプレッサータンパク質を合成します。LacIリプレッサータンパク質は、オペレーター配列lacOに結合してlacZYAを抑制します。[2]
lacリプレッサーは恒常的に発現し、通常はプロモーターのオペレーター領域に結合して、 RNAポリメラーゼ（RNAP）がlacオペロンの転写を開始する能力を妨害します。[2]誘導因子アロラクトースの存在下では、リプレッサーは構造を変え、DNA結合強度を低下させ、lacオペロンのプロモーター領域のオペレーターDNA配列から解離します。その後、RNAPはプロモーターに結合してlacZYA遺伝子の転写を開始することができます。[2]
会ったオペロンリプレッサー
リプレッサータンパク質の例としては、メチオニンリプレッサーMetJがある。MetJは、リボン-ヘリックス-ヘリックス（RHH）モチーフを介してDNA塩基と相互作用する。 [3] MetJは、それぞれがベータリボンとアルファヘリックスを提供する2つのモノマーからなるホモダイマーである。各モノマーのベータリボンは一緒になって反平行ベータシートを形成し、その主溝にあるDNAオペレーター（「Metボックス」）に結合する。結合すると、MetJダイマーは、オペレーターの相補鎖に結合した別のMetJダイマーと、アルファヘリックスを介して相互作用する。AdoMetは、DNA結合部位と重なら ないMetJのポケットに結合する。
Met ボックスには DNA 配列 AGACGTCT があり、これは回文( 2 重対称性を示す) であるため、同じ配列を DNA のどちらの鎖でも認識できます。Met ボックスの中央にある C と G の接合部にはピリミジン-プリン段階があり、これが正の超らせん構造となり、ホスホジエステル骨格にねじれを形成します。これが、DNA 二重らせんがタンパク質の形状に追従できるようにしながら、タンパク質が認識部位を確認する方法です。言い換えると、認識は特定の塩基配列認識ではなく、DNA の構造パラメータの間接的な読み取りによって行われます。
各 MetJ 二量体には、メチオニンの生合成産物である補因子 S-アデノシルメチオニン(SAM)の結合部位が 2 つあります。SAM が存在すると、MetJ タンパク質に結合し、対応するオペレーター部位への親和性が高まり、メチオニン合成に関与する遺伝子の転写が停止します。SAM 濃度が低くなると、リプレッサーがオペレーター部位から解離し、より多くのメチオニンが生成されます。
L-アラビノースオペロンリプレッサー
L-アラビノースオペロンには、アラビノース分解酵素をコードする遺伝子が含まれています。これらの遺伝子は、グルコースが少ないか存在しない場合に、代替エネルギー源としてアラビノースを分解する働きをします。[4]このオペロンは、調節リプレッサー遺伝子 (araC)、3 つの制御部位 (ara02、ara01、araI1、araI2)、2 つのプロモーター (Parac/ParaBAD)、および 3 つの構造遺伝子 (araBAD) で構成されています。生成されると、araC は araI 領域に結合してリプレッサーとして機能し、ループを形成してポリメラーゼがプロモーターに結合して構造遺伝子をタンパク質に 転写するのを防ぎます。
アラビノースとaraC（リプレッサー）がない場合、ループ形成は開始されず、構造遺伝子の発現は低下します。アラビノースが存在しないがaraCが存在する場合、araC領域は二量体を形成し、ループ形成によってara02ドメインとaraI1ドメインを近づけるように結合します。[5]アラビノースとaraCの両方が存在する場合、araCはアラビノースと結合し、活性化因子として機能します。araCのこの構造変化によりループを形成できなくなり、線状遺伝子セグメントは構造araBAD領域へのRNAポリメラーゼのリクルートメントを促進します。[4]
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流動遺伝子座 C (エピジェネティックリプレッサー)
FLCオペロンは、シロイヌナズナという植物種において、分裂組織が花成状態に移行するために必要な遺伝子の抑制を介して、開花と負の相関関係にある保存された真核生物遺伝子座である。FLC発現はFRIGIDAの存在によって制御され、春化の阻害につながる温度低下と負の相関関係にあることがわかっている。[6]発現が減少する程度は、季節が進むにつれて温度と露出時間に依存する。FLC発現のダウンレギュレーション後、開花の可能性が有効になる。FLC発現の制御には、ヒストンメチル化やDNAメチル化などの遺伝的因子とエピジェネティック因子の両方が関与している。[7]さらに、いくつかの遺伝子は、FLC遺伝子の負の転写因子として働く補因子である。 [8] FLC遺伝子には、さまざまな気候に特定の適応を可能にする種間で多数の相同遺伝子もある。[9]
参照
参考文献
- ^ Clark, David P.; Pazdernik, Nanette J.; McGehee, Michelle R. (2019-01-01)、Clark, David P.; Pazdernik, Nanette J.; McGehee, Michelle R. (編)、「第17章 真核生物における転写の調節」、分子生物学 (第3版)、Academic Cell、pp. 560–580、ISBN 978-0-12-813288-3、 2020年12月2日取得
- ^ abcdef スロンチェフスキー、ジョーン、ジョン・ワトキンス。フォスター。微生物学：進化する科学。ニューヨーク：WWノートン＆、2009年。印刷。
- ^ Somers & Phillips (1992). 「2.8 Å 解像度での met リプレッサーオペレーター複合体の結晶構造は、ベータストランドによる DNA 認識を明らかにします」。Nature . 359 ( 6394): 387–393. Bibcode :1992Natur.359..387S. doi :10.1038/359387a0. PMID 1406951. S2CID 29799322.
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- ^ シャルマ、ネーハ;ルーレンス、フィリップ。ドー、マリエラ。マッゲン、トーマス。ドシー、ニクラス。トーフス、サンネ。カウフマン、カースティン。ローデ、アンティエ。グイテン、公園（2017年2月）。 「開花座 C ホモログは、Brachypodium では春化調節リプレッサーであり、小麦では低温調節されています1[OPEN]」。植物生理学。173 (2): 1301–1315。土井：10.1104/pp.16.01161。ISSN 0032-0889。PMC 5291021。PMID 28034954。
外部リンク
- 米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)におけるリプレッサー + タンパク質