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トランス調節因子（TRE）は、上流調節因子（すなわち、トランス作用因子）をコードするDNA配列であり、遠く離れた遺伝子の発現を変更または調節する可能性があります。[1] トランス作用因子はシス調節要素と相互作用して遺伝子発現を制御します。[2] TREは、トランス作用因子を介して多数の遺伝子の発現プロファイルを仲介します。[3] TRE変異は遺伝子発現に影響を与えますが、遺伝子発現の進化的分岐の主な推進要因の1つでもあります。[3]
トランス要素とシス要素
トランス調節エレメントは、2つの異なる分子間の分子間相互作用を介して機能するため、「トランスに作用する」と言われています。たとえば、(1)トランス調節エレメントから派生した転写および翻訳された 転写因子タンパク質、および (2) 調節対象遺伝子に隣接する DNA調節エレメントです。これは、同じ分子の異なる部分 ((1) 遺伝子、および (2) 同じ DNA 分子内のその遺伝子に隣接する調節エレメント) 間の分子内相互作用を介して機能するシス調節エレメントとは対照的です。さらに、各トランス調節エレメントは両方の対立遺伝子上の多数の遺伝子に影響を及ぼしますが[2] 、シス調節エレメントは対立遺伝子に特異的であり[1] [2]、近くの遺伝子のみを制御します。
遺伝子のエクソン配列とプロモーター配列は、シスおよびトランス調節要素の遺伝子よりも大幅に保存されています。 [3]そのため、遺伝的多様性に対する耐性は高くなりますが、上流調節因子の変異に対する感受性は保持されます。[3]これにより、シスおよびトランス調節変異による種内遺伝的多様性の重要性が強調されます。
トランス調節要素とシス調節要素は、遺伝子発現を維持するために大規模に急速に共進化した。[2] [3] [4]これらはしばしば反対方向に作用し、一方がアップレギュレーションし、もう一方がダウンレギュレーションすることで、作用するエクソン配列とプロモーター配列への影響を補う。[2] [3]トランス調節要素またはシス調節要素の独立した進化などの他の進化モデルは、調節システムでは互換性がないと考えられていた。[3] [5] 2つの調節要素の共進化は、同じ系統から発生したと示唆された。[3] [4]
TREはシス調節要素よりも進化上の制約が大きいため、TRE変異はCRE変異によって修正され、遺伝子発現の安定性が維持されるという仮説が示唆されています[3]。これは、TREが広範囲の遺伝子に影響を及ぼし、CREが特定の遺伝子に補償効果をもたらすため、生物学的に理にかなっています[1] [2]。TRE変異に続いて、CRE変異の蓄積が変異効果を微調整する働きをします[3] 。
例
トランス作用因子は、調節される遺伝子、遺伝子のシス作用要素、または遺伝子産物との相互作用によって分類できます。
DNA結合
DNA結合トランスアクティング因子は、遺伝子自体または遺伝子のシス作用要素に干渉することで遺伝子発現を制御し、転写活性の変化をもたらします。これは、転写の直接的な開始、[6]、転写タンパク質活性の促進、または抑制である可能性があります。[7]
具体的な例としては、次のようなものがあります。
DNA編集
DNA編集タンパク質は遺伝子配列を編集して永久的に変更し、その後細胞の遺伝子発現を変化させます。[8] [9]細胞のすべての子孫は編集された遺伝子配列を継承します。[10] DNA編集タンパク質は、原核生物と真核生物の両方の免疫応答システムに関与することが多く、さまざまな病原体への適応において遺伝子発現に大きな多様性をもたらします。[11]
具体的な例としては、次のようなものがあります。
mRNA処理
mRNAプロセシングは、主に真核生物で起こる転写後制御の一種として機能します。3'切断/ポリアデニル化と5'キャップはRNA全体の安定性を高め、5'キャップの存在によりリボソームが結合して翻訳が可能になります。RNAスプライシングにより、同じ遺伝子からさまざまなタンパク質変異体の発現が可能になります。[12]
具体的な例としては、次のようなものがあります。
mRNA結合
mRNA結合は、mRNAを直接阻害、分解、または切断することにより、タンパク質の翻訳を抑制することができる。[13] [14]特定のmRNA結合メカニズムは高い特異性を持ち、特定のウイルス感染中に内因性免疫応答の一形態として機能する可能性がある。[15]特定の分節RNAウイルスは、別のゲノムセグメントのRNA結合を介してウイルス遺伝子発現を制御することもできるが、このメカニズムの詳細はまだ不明である。[16]
具体的な例としては、次のようなものがあります。
参照
参考文献
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