遺伝子ノックアウトとノックダウンの違いとは?分かりやすく解説!

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遺伝子ノックアウトとノックダウンの大きな違いは、遺伝子ノックアウトは標的遺伝子を完全に消去、あるいはナンセンス変異により不活性化するのに対し、遺伝子ノックダウンはタンパク質の翻訳を中止し、そのmRNAを分解することである

また、遺伝子ノックアウトはDNAレベルで行われるのに対し、遺伝子ノックダウンはRNAレベルで行われる。

遺伝子ノックアウトと遺伝子ノックダウンは、生物体内で遺伝子の発現を抑制する2つのメカニズムです。

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Gene Knockoutとは?

遺伝子ノックアウトとは、遺伝子配列にフレームシフト変異やストップコドンを導入し、ゲノムから遺伝子を完全に消去したり、ナンセンス変異により遺伝子を不活性化する実験手法のことで、遺伝子をサイレンシングする。

遺伝子の設計図が破壊されることにより、目的とする遺伝子産物も破壊される。

この方法は、もともと相同組換えで開発された。

この方法では、目的の変異を含むDNAコンストラクトを導入する。

そして、このコンストラクトを標的遺伝子と組み換えることで、ゲノムから遺伝子配列を完全に除去する。

What is the Difference Between Gene Knockout and Knockdown:図1 遺伝子ノックアウト

さらに、ZFNやTALENなどの部位特異的ヌクレアーゼを用いることで、遺伝子をノックアウトすることができる。

これらは標的DNA配列に特異的に結合するため、遺伝子編集の効率を高めることができる。

一方、CRISPR/Cas9システムは、遺伝子ノックアウトに利用可能なゲノム編集法である

Gene Knockdownとは?

遺伝子ノックダウンとは、特定の遺伝子産物を一時的に不活性化させる遺伝子サイレンシングの一手法です。

RNAレベルで適用され、標的遺伝子の転写により生成されるmRNAを標的とする。

したがって、遺伝子ノックダウンは、遺伝子発現の転写後調節の一形態です。

重要なのは、mRNAの分解を可能にすることによるRNA干渉(RNAi)経路を主体としていることである

ここでは、miRNA、siRNA、shRNAが標的mRNAに結合することによって重要な役割を果たす。

その結果生じたRNA二重鎖は、DicerとRISCの働きによって分解される。

それらは目的の遺伝子の発現を一時的に停止させることになる。

遺伝子ノックアウトと遺伝子ノックダウンの類似性

  • 遺伝子ノックアウトと遺伝子ノックダウンは、細胞内における遺伝子サイレンシングの2つのメカニズムです。
  • 遺伝子ノックアウトと遺伝子ノックダウンは、細胞内における遺伝子サイレンシングのメカニズムであり、それぞれ異なるレベルで遺伝子発現を制御する。
  • その結果、遺伝子の機能を変化させることができる。
  • また、両手法は分子生物学において、異なる生物の遺伝子の発現を変化させるために使用されている。

遺伝子ノックアウトと遺伝子ノックダウンの違い

定義

遺伝子ノックアウトとは、生物のDNAを操作することによって、遺伝子の機能を失わせる永久的なDNAの変化を意味し、遺伝子ノックダウンとは、実験的手法(多くはアンチセンスオリゴ)によって、遺伝子の発現が一時的に減少することを意味する。

これが、遺伝子ノックアウトとノックダウンの根本的な違いです。

重要性

遺伝子ノックアウトとノックダウンの大きな違いは、遺伝子ノックアウトは標的遺伝子を完全に消去するか、ナンセンス変異で不活性化するのに対し、遺伝子ノックダウンはタンパク質の翻訳を中止し、そのmRNAを分解することである

効果

さらに、遺伝子ノックアウトが永久的な遺伝子封じ込めの方法であるのに対し、遺伝子ノックダウンは一時的な遺伝子封じ込めの方法です。

有効レベル

また、遺伝子ノックアウトは DNA レベルで有効であるのに対し、遺伝子ノッ クダウンは RNA レベルで有効です。

この点も遺伝子ノックアウトとノックダウンの違いです。

メカニズム

遺伝子ノックアウトのメカニズムには、相同組換え、エンドヌクレアーゼ、CRISPR/Cas9などがあるが、RNA干渉は遺伝子ノックダウンの主なメカニズムです。

この点も、遺伝子ノックアウトとノックダウンの重要な違いです。

結論

遺伝子ノックアウトは、DNAレベルで適用できる遺伝子サイレンシングの方法です。

標的遺伝子を完全に消去したり、ナンセンス変異で不活性化したりする役割を担う。

一方、遺伝子ノックダウンとは、RNAレベルでの遺伝子サイレンシングの方法です。

mRNAを分解することで遺伝子の発現を一時的に不活性化させる役割を担っている。

したがって、遺伝子ノックアウトとノックダウンの主な違いは、遺伝子サイレンシングのメカニズムにある。

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