遺伝子発現と遺伝子調節の大きな違いは、遺伝子発現が遺伝子の情報を利用してタンパク質を合成する過程であるのに対し、遺伝子調節は遺伝子発現の速度や方法を制御する過程であることである。
また、遺伝子発現には転写と翻訳の2つの段階があり、遺伝子発現の各レベルで遺伝子の発現が制御されている。
遺伝子発現と遺伝子調節は、2種類の同時進行プロセスであり、細胞内の必要に応じて遺伝子産物を合成することができる。
遺伝子発現とは
遺伝子発現とは、遺伝子の情報に基づいて遺伝子産物を合成する細胞内の仕組みのことである。
一般に、遺伝子は機能性タンパク質の各アミノ酸を表すコドンからなる塩基配列で構成されている。
機能性タンパク質をコードする遺伝子は構造遺伝子と呼ばれる。
残りの遺伝子の産物は、機能性タンパク質のアミノ酸配列に翻訳されない非コードRNA（tRNAまたはrRNA）です。
したがって、これらの遺伝子はRNA遺伝子と呼ばれる。
しかし、エクソンとイントロンは、どちらのタイプの遺伝子においても、遺伝子発現に関わる構造要素です。
図1: 遺伝子の発現過程
さらに、遺伝子発現には、転写と翻訳の2つの段階があります。
転写は、遺伝子発現の最初のステップです。
遺伝子がコードする情報をもとに、RNA分子を合成することである。
ここで、構造遺伝子はmRNA分子の生成を、RNA遺伝子はtRNAまたはrRNAの生成を担っている。
重要なのは、これらのノンコーディングRNAの主な機能が、遺伝子発現の第二段階である翻訳を助けることであることだ。
翻訳では、mRNA分子がコード化した情報をもとに、機能性タンパク質のアミノ酸配列が合成される。
真核生物では、転写は核の中で行われ、RNAポリメラーゼがその触媒となる酵素です。
しかし、翻訳は細胞質でリボソームの助けを借りて行われる。
原核生物では、転写と翻訳の両方が細胞質で行われる。
遺伝子制御とは
遺伝子制御とは、遺伝子発現に関連するもう一つの細胞内機構で、遺伝子発現によって合成される遺伝子産物の量や種類を制御することである。
遺伝子発現の各ステップは、様々なメカニズムによって制御される。
転写の開始に始まり、RNAプロセシングを経て、翻訳後修飾で終了する。
制御される段階には、クロマチンドメイン、転写、転写後修飾、RNA輸送、翻訳、mRNA分解などがあります。
図2：外部刺激に基づく遺伝子発現の制御
さらに、遺伝子発現の制御は、発生過程や環境刺激に対する応答、あるいは新たな環境条件への適応を制御するためにも重要です。
ゲノムに存在する遺伝子の中には、生物の基本的な代謝機能に不可欠であるため、継続的に発現しているものがあります。
しかし、特定の遺伝子は、細胞が必要とするときにのみ発現する場合がある。
また、細胞の要求に応じて遺伝子の発現を調節することで、遺伝子産物の数を制御することができる。
クロマチン構造は、転写調節の重要な因子です。
DNAメチル化によって指示されるヒストン修飾を通じて、ユークロマチンとヘテロクロマチンを相互変換し、転写を制御することができる。
また、転写開始点、プロモーター、エンハンサー、サイレンサーなどの遺伝子の構造要素が、遺伝子の転写を制御している。
転写因子はエンハンサーやサイレンサー領域に結合し、転写を制御する。
さらに、選択的スプライシングやmRNAの安定性を含むRNAプロセシングイベントも制御することができる。
RNA転写産物の封じ込めも転写後の制御事象の一つです。
また、細胞が必要とする種類のタンパク質を生産するために、翻訳速度やタンパク質の様々な翻訳後修飾が制御される。
遺伝子発現と遺伝子制御の類似点
- 遺伝子発現と遺伝子制御は、遺伝子産物の合成に関わる2つのプロセスです。
- どちらも、細胞の必要性に基づいて遺伝子産物を合成する際に重要です。
遺伝子発現と遺伝子制御の違い
定義
遺伝子発現とは、私たちのDNAにある命令がタンパク質などの機能産物に変換される過程を指し、遺伝子調節とは、遺伝子が適切な時期に適切に発現するように、遺伝子をオン・オフする過程を指します。
したがって、これが遺伝子発現と遺伝子調節の大きな違いです。
ステップ/メカニズム
遺伝子発現の2つのステップは転写と翻訳であり、遺伝子発現の制御は転写レベル、転写後レベル、翻訳レベル、翻訳後レベルのいずれかで行われる。
構造要素
遺伝子発現に関わる構造要素がエクソンとイントロンであるのに対し、遺伝子制御に関わる構造要素は転写開始点、プロモーター、エンハンサー、サイレンサーです。
したがって、この点も遺伝子発現と遺伝子制御の違いです。
重要性
遺伝子発現と遺伝子制御のもう一つの大きな違いは、その重要性です。
遺伝子発現は遺伝子産物の合成を担い、遺伝子制御は細胞からの要求に応じて遺伝子産物の量や種類を制御する役割を担っている。
結論
遺伝子発現とは、遺伝子の情報をもとに遺伝子産物を合成する過程です。
遺伝子の塩基配列からRNA分子を合成する「転写」と、RNAの情報から機能性タンパク質を合成する「翻訳」の2つのステップを経て遺伝子が発現する。
これに対し、遺伝子制御は、細胞の要求に応じて遺伝子産物の量や種類を制御するプロセスです。
遺伝子発現の各ステップで発生する。
従って、遺伝子発現と遺伝子調節の大きな違いは、そのメカニズムと重要性にある。
