ラクトースオペロンー頻出問題解説シリーズ(分子生物)

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遺伝子の発現調節

 すべての細胞ですべての遺伝子が発現しているわけではない。一つ一つの細胞で、必要なタイミングで遺伝子は発現している。DNAの①プロモーター領域にRNAポリメラーゼが引き寄せられ、転写が調節されているが、プロモーター周辺には②転写調節領域と呼ばれる領域があり、その転写調節領域に、③転写因子(転写調節タンパク質)が結合すると、転写が活性化されたり、あるいは抑制されたりする。調節を受ける側の遺伝子は④構造遺伝子と呼ばれ、調節をする側の遺伝子は⑤調節遺伝子と呼ばれるる。

 転写因子には⑥転写抑制因子(リプレッサー)や⑦転写活性化因子(アクティベーター)などがあり、それらがそれぞれの転写調節領域に結合し、構造遺伝子の転写量を調節している。

ラクトースオペロン

 大腸菌では、通常、糖分としてグルコースを利用しているが、グルコースが枯渇してラクトースのみが存在していると、ラクトースを利用できるように、ラクトースの代謝酵素(βガラクトシダーゼ)など3種類の酵素を発現するようになる。この仕組みの基盤となっているのが、ラクトースオペロンである。

 ラクトースオペロンにおいては、プロモーターと構造遺伝子以外に、転写調節領域として①オペレーターという配列があり、通常(ラクトース非存在下)では②リプレッサー(転写抑制因子)が結合している。リプレッサーがオペレーター配列に結合していると、転写は③抑制され、ラクトースを利用するための代謝酵素は発現しない。

 しかしながら、ラクトース存在下(かつグルコース非存在下)では、④ラクトース代謝産物(アロラクトース)がリプレッサーに結合し、ラクトース代謝産物と結合したリプレッサーは⑤オペレーター配列に結合できなくなるので、構造遺伝子の転写抑制がはずれ、ラクトース代謝に関わる構造遺伝子の発現が行われる。

★ラクトースオペロンの仕組みについて、絵を描いて理解しよう

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