誘導性オペロンと抑制性オペロンの違いとは?

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誘導性オペロンと抑制性オペロンの主な違いは、誘導性オペロンが通常の条件下でオフになるのに対し、抑制性オペロンは通常の条件下でオンになることである

さらに、誘導性オペロンの活性型リプレッサーに誘導剤が結合するとリプレッサーが不活性化し、RNAポリメラーゼがプロモーター領域に結合するのに対し、抑制性オペロンの不活性型リプレッサーに共リプレッサーが結合するとリプレッサーが活性化し、RNAポリメラーゼのプロモーター領域への結合が阻害されることです。

原核生物のゲノムには、誘導性オペロンと抑制性オペロンの2種類が存在します。

オペロンとは、共通のプロモーターのもとで制御される機能的に関連した遺伝子の集まりのことである

 また、lacオペロンはこのような誘導性オペロンであり、trpオペロンは抑制性オペロンです。

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誘導性オペロンとは


原核生物のオペロンの一種で、オペロンのリプレッサー領域にインデューサーと呼ばれる効果分子が結合することでオンになるものを誘導性オペロンと呼びます

一般に、このタイプのオペロンはオフの状態に保たれており、インデューサーの結合によってリプレッサーの活性化が起こります。

したがって、誘導性オペロンは基質が存在する場合に活性化する。

What is the Difference Between Inducible and Repressible Operons:図1 Lacオペロン

原核生物のLacオペロンは、グルコース存在下で誘導性オペロンがオフになるようにできている。

これは、オペロンのオペレーター領域とリプレッサー領域が結合することで起こる。

しかし、グルコース非存在下では、ラクトースの変換体であるアロラクトースが誘導因子となり、リプレッサー領域と結合する。

また、この結合によりリプレッサーのコンフォメーションが変化し、オペレーターから切り離される。



さらに、RNAポリメラーゼのプロモーター領域への結合を可能にする

それゆえ、lacオペロンはその転写をオンにするのです。

ここで、lacオペロンは、ラクトースをグルコースとガラクトースに分解する際に必要な酵素をコードしている

リプレッシブル・オペロンとは

原核生物に存在するもう一つのタイプのオペロンで、オペロンのリプレッサー領域にコ・リプレッサーと呼ばれる効果分子が結合することにより、オペロンがオフになるものです。

リプレッサブルオペロンは、常にオンになっている。

したがって、通常の状態では、リプレッサーは不活性です。

リプレッサーにコ・リプレッサーが結合することにより、リプレッサーが活性化され、リプレッサーとリプレッサー可能なオペロンのオペレーター部位が結合します

この結果、この種のオペロンの転写が停止する。

Main Difference - Inducible and Repressible Operons:図2 Trpオペロン

原核生物のtrpオペロンは、このような通常はオンに保たれている抑制性オペロンの一例です。

trpオペロンの遺伝子産物は、コリスミン酸から細胞内のアミノ酸であるトリプトファンを生合成する役割を担っている。

しかし、細胞内に過剰に存在すると、トリプトファンは不活性なリプレッサーに結合し、活性化される。

活性化したリプレッサーは、trpオペロンのオペレーター領域に結合し、RNAポリメラーゼのプロモーター領域への結合を阻止する。

そして、オペロンの転写を停止させる。

つまり、抑制性オペロンの最終生成物は、オペロンの転写に対するフィードバック阻害剤として機能する。

誘導性オペロンと抑制性オペロンの類似性

  • 原核生物の遺伝子構造には、誘導性オペロンと抑制性オペロンの2種類があります。
  • 両者とも機能的に関連した遺伝子がゲノム上に連続して存在している。
  • また、両オペロンに含まれる遺伝子の制御は、共通の制御エレメントのもとで行われています。
  • さらに、両者の制御の違いは、リプレッサーに結合するエフェクター分子の種類によるものです。リプレッサーは活性化されるとプロモーターのオペレーター領域に結合し、RNAポリメラーゼをプロモーター領域と結合させる。

誘導性オペロンと抑制性オペロンの違い

定義

誘導性オペロンとは、異化経路を担う酵素群を協調してコードする遺伝子系のことである

代謝経路の初期代謝物が、転写抑制因子と相互作用することで活性化される。

一方、抑制性オペロンとは、単一の合成経路を担う酵素群の合成を担う遺伝子系を指します。

最終生成物が過剰になると、転写が停止します。

このように、誘導性オペロンと抑制性オペロンの主な違いを説明することができます。

エフェクター分子

また、誘導性オペロンと抑制性オペロンの違いは、誘導性オペロンでは、誘導剤が抑制剤に結合し、抑制性オペロンでは、共抑制剤が抑制剤に結合することである

リプレッサー

誘導性オペロンのリプレッサーは通常の条件下で活性であり、抑制性オペロンのリプレッサーは通常の条件下で不活性です。

これは誘導性オペロンと抑制性オペロンの大きな違いです。

転写への影響

誘導性オペロンと抑制性オペロンのもう一つの違いは、誘導剤が誘導性オペロンの転写をオンにし、共リプレッサーが抑制性オペロンの転写をオフにすることである

代謝経路の種類

さらに、同化経路は誘導性オペロンを使用し、異化経路は抑制性オペロンを使用する。

重要性

誘導性オペロンは基質が存在する場合にのみ作動するのに対し、抑制性オペロンの最終生成物はオペロンのフィードバック阻害剤として機能する。

これは、誘導性オペロンと抑制性オペロンのもう一つの重要な違いです。

lacオペロンは誘導性オペロンの例であり、trpオペロンは抑制性オペロンの例です。

結論

誘導性オペロンは一般に、プロモーターのオペレーター領域にリプレッサーを結合させることで停止される。

オペロンの遺伝子産物の経路の初期代謝物であるインデューサーの結合は、リプレッサーの不活性化の役割を果たし、オペロンの転写を可能にする

一方、抑制性オペロンは一般にオンになっており、そのリプレッサーは不活性なままです。

そのため、これらのオペロンのオペレーター領域は自由なままであり、通常の条件下ではその転写が行われる。

しかし、経路の最終産物である共リプレッサーが結合すると、リプレッサーは活性化してオペレーター領域に結合し、RNAポリメラーゼのプロモーター領域への結合を阻害する。

したがって、誘導性オペロンと抑制性オペロンの主な違いは、オペロンの活性の種類にある。

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