原核生物翻訳と真核生物翻訳の主な違い
原核生物と真核生物の翻訳は、mRNAが伝える遺伝的命令を解読することによって、タンパク質の合成に関与しています。
翻訳中、mRNA上のコドンと呼ばれるヌクレオチド3連符は、アミノ酸の配列に翻訳される。
原核生物の翻訳も真核生物の翻訳も、そのプロセス全体を通じて基本的な計画は同じです。
しかし、これらの翻訳過程には、いくつかの違いが見られます。
原核生物の翻訳と真核生物の翻訳の主な違いは、原核生物の翻訳が転写と同期して行われるのに対し、真核生物の翻訳は転写と非同期的に行われることです。
本稿では、この点について説明する。
- 原核生物翻訳とは
– 定義、プロセス、特徴 - 原核生物翻訳とは
– 定義、プロセス、特徴 - 原核生物翻訳と真核生物翻訳の違いとは？
原核生物翻訳とは
原核生物において、転写と同時にタンパク質を合成するのが翻訳です。
翻訳は、遺伝子の5′末端をmRNAに転写した直後から始まる。
原核生物の翻訳は基本的に、開始、伸長、終了の3つのステップで行われる。
翻訳を開始するために、2つのサブユニット50Sと30Sが組み立てられる。
IF1、IF2、IF3という3つの開始因子は、開始複合体の組み立てを助ける。
N-ホルミルメチオニンは、翻訳で最初に付加されるアミノ酸です。
GTPは残りのヌクレオチドと入力されるヌクレオチド間のペプチド結合形成のためのエネルギー源として使われる。
翻訳開始因子はEF-Pです。
開始コドンの選択は、リボソームがShine-Dalgarno配列と結合することにより促進される。
Shine-Dalgarno配列は、AUG開始コドンの上流に位置するプリンに富んだ領域です。
この配列は、16S rRNA上のピリミジンに富んだ領域と相補的です。
16S rRNA は 30S subunit の構成要素です。
この2つの相補的なヌクレオチドが対になり、二本鎖RNA構造を形成する。
この対合により、開始コドンはリボソームのPサイトにもたらされる。
最初のアミノ酸はPサイトと結合する。
リボソームは3つの活性部位から構成されている。
Aサイト、Pサイト、Eサイト。
最初のアミノアシルtRNA以外のアミノアシルtRNAはA部位で結合する。
ペプチド結合の形成はP部位で行われる。
電荷を持たないtRNAの出口はEサイトです。
伸長因子はEF-GとEF-Tuの2種類。
リボソームが3つの停止コドンのいずれかに到達するまで、翻訳は伸長する。
UAA、UGA、UAGの3つの停止コドンのいずれかに到達するまで翻訳が伸長する。
tRNA以外の解放因子が停止コドンを認識する。
A部位に終止コドンを持つmRNAは、終止複合体と呼ばれる。
3つの解除因子が確認されている。
RF1、RF2、RF3です。
RF1はUAA/UAGを、RF2はUAA/UGAを認識し、ペプチジルtRNAのエステル結合を加水分解し、新生ポリペプチド鎖を遊離させる。
RF3は、RF1とRF2の遊離を触媒する。
新しいタンパク質が放出されると、リボソームはリサイクルを行う。
リボソームからmRNAとtRNAを遊離させ、70Sリボソームを30Sと50Sサブユニットに分解するために、リボソームリサイクル因子とEF-Gが関与している。
IF3は脱アシル化されたtRNAを置換してmRNAを遊離させる。
細菌が定常期に入ると、リボソームの二量体化によって翻訳が抑制される。
リボソームの二量化は、RMF、HPF、YfiAによって促進される。
リボソーム解離因子はRsfAとHflXです。
真核生物翻訳とは
翻訳とは、真核生物の遺伝子発現の第二段階であり、真核生物の転写とは別のイベントです。
真核生物では、転写と翻訳は2つの異なる区画で行われる。
従って、この2つのプロセスは同時に起こることはない。
真核生物のmRNAはモノシストロンであり、細胞質へ放出される前に核内で5′キャップ、ポリAテールを付加し、イントロンをスプライシングすることにより処理される。
リボソームの休止は、新たに合成されるポリペプチド鎖をリボソーム上で共翻訳的に折り畳むことによっても翻訳に影響を与える。
このプロセスにより翻訳が遅れ、翻訳に時間を与える。
真核生物のmRNAは、5′キャップとポリAテールから構成されている。
従って、翻訳の開始はキャップ依存的な開始とキャップ非依存的な開始の2つの異なる方法で行われる。
キャップ依存的な翻訳開始では、開始因子がmRNAの5′末端に結合する。
これらの開始因子は、mRNAをリボソームの小サブユニットに保持する。
キャップ非依存的開始では、内部のリボソーム進入部位が直接結合することにより、リボソームが開始部位にトラフィッキングすることができる。
真核生物では、最初に結合するアミノ酸はメチオニンです。
40Sサブユニットは60Sサブユニットと結合し、80Sリボソームを形成する。
真核生物の翻訳には、eEF-1とeEF-2という2つの伸長因子が関与している。
伸長は原核生物と同様な方法で行われる。
翻訳の終結も原核生物系と同じです。
しかし、ユニバーサルな放出因子eRF1は、3つの停止コドンすべてを認識することができる。
放出因子eRF3は、eRF1がポリペプチド鎖を放出するのを助ける。
図2に、翻訳の基本的なステップを示す。
図2: 一般的な翻訳の流れ
原核生物と真核生物の翻訳の違い
タイミング
原核生物の翻訳。
原核生物の転写と翻訳は同時に行われる。
真核生物の翻訳。
真核生物の転写と翻訳は不連続なプロセスです。
リボソーム
原核生物の翻訳。
真核生物の翻訳。
メッセンジャーRNAの供給元
原核生物の翻訳。
原核生物のmRNAは細胞質で発生する。
mRNAはポリシストロンです。
真核生物の翻訳。
真核生物のmRNAは核内で発生する。
転写後の修飾を経て、核膜孔から細胞質へ放出される。
mRNAはモノシストラーンです。
mRNAの寿命
原核生物の翻訳。
mRNAは不安定で、数秒から2分程度しか生きられない。
真核生物の翻訳。
mRNAはかなり安定しており、数時間から数日程度生きている。
所在地
原核生物の翻訳。
細胞質内の70Sリボソームによって行われる。
真核生物の翻訳。
ERに付着している80Sリボソームによって行われる。
細胞周期における局在
原核生物の翻訳。
明確な発生段階はない。
真核生物の翻訳。
細胞周期のG1期とG2期で発生する。
非翻訳領域の塩基配列
原核生物翻訳。
シャイン・ダルガーノ配列は、5′UTRの開始コドンから10ヌクレオチド上流に存在する。
真核生物翻訳領域。
コザック配列は、5′UTRの開始コドンから数ヌクレオチド上流に存在する。
翻訳開始
原核生物の翻訳。
キャップに依存しない翻訳開始。
真核生物翻訳。
キャップ依存型とキャップ非依存型の両方で翻訳が開始される。
開始要因
原核生物の翻訳。
3つの開始因子が関与している。
IF1、IF2、IF3。
真核生物翻訳。
第1位 アミノ酸
原核生物の翻訳。
N-ホルミルメチオニンがポリペプチド鎖に最初に付加されるアミノ酸。
真核生物翻訳。
メチオニンはポリペプチド鎖に付加される最初のアミノ酸です。
エロンゲーションファクター
原核生物の翻訳。
2つの伸長因子が関与している。
EF-GとEF-Tuの2種類があります。
真核生物翻訳。
eEF-1とeEF-2の2つの伸長因子が関与している。
速度
原核生物の翻訳。
原核生物の翻訳は、1秒間に20個のアミノ酸を追加する高速なプロセスです。
真核生物の翻訳。
真核生物の翻訳は、1秒間に1個のアミノ酸を追加する遅いプロセスです。
最初のアミノ酸の運命
原核生物の翻訳。
最初のアミノ酸からホルミル基が除去され、メチオニンがポリペプチド鎖に残る。
真核生物翻訳。
メチオニン全体がポリペプチド鎖から除去される。
リリースファクター
原核生物の翻訳に 2つの放出因子が関与している。
RF1（UAGとUAAの場合）、RF2（UAAとUGAの場合）。
真核生物翻訳。
1つの放出因子(eRF1)が関与する。
結論
翻訳とは、遺伝子発現の第二段階としてタンパク質を合成する普遍的なプロセスです。
原核生物も真核生物もリボソームは基本的に同じような方法でmRNAを解読している。
リボソームは、タンパク質合成の機械です。
原核生物と真核生物の翻訳過程では、20種類の必須アミノ酸がすべて共通です。
どちらの過程も細胞質で行われ、開始、伸長、転位、終結の4つのプロセスを完了する。
tRNAは、正しいアミノ酸をもたらし、2つのアミノ酸の間にペプチド結合が形成されることを可能にする。
原核生物と真核生物の翻訳の主な違いは、原核生物の翻訳が転写と同時進行であるのに対し、真核生物の翻訳はその転写とは別のプロセスであることである。
2017年2月26日アクセス
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2017年2月26日にアクセス
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