主な違い – DNAとRNAポリメラーゼの違い
DNAは、ほとんどすべての生物の遺伝物質です。
DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼは、DNAに作用する2つの酵素です。
DNAポリメラーゼはDNAの複製に使われる酵素であり、RNAポリメラーゼは転写に使われる酵素です。
どちらの酵素もヌクレオチド間にホスホジエステル結合を形成することができる。
重合の方向は5’から3’で起こる。
DNAポリメラーゼは重合開始時にプライマーを必要とするが、RNAポリメラーゼはプライマーを必要としない。
DNAとRNAポリメラーゼの主な違いは、DNAポリメラーゼは重合時に二本鎖のDNA分子を生成するのに対し、RNAポリメラーゼは転写時に一本鎖のRNA分子を生成することである。
DNAポリメラーゼとは
DNAポリメラーゼは、DNA複製と呼ばれる過程において、DNAのヌクレオチドから新しいDNA分子を合成する酵素です。
DNAの複製は、核分裂に先立つ間期のS期で行われる。
新しいヌクレオチドは鋳型鎖の既存のヌクレオチドと相補的に塩基対を形成するため、DNAの鋳型指向性合成の一種である。
また、DNA複製は、二本鎖DNAの両鎖を鋳型として、同時に、しかし反対方向に複製される半保存的プロセスです。
一般に、DNAポリメラーゼは5’から3’方向にヌクレオチドを付加する。
ヘリカーゼもDNA複製に関与する酵素の一種で、二本鎖DNAをほどく働きをする。
DNA複製の開始には、プライマーが必要である。
プライマーとは、DNAまたはRNAの短い鎖（18-22塩基）のことで、DNA複製のための3’OH末端を提供するものです。
DNAポリメラーゼは、プライマーの3’OH末端から出発して、鋳型の相補的なヌクレオチドを成長する鎖に付加する。
DNA複製のプロセスを図1に示す。
図1：DNA複製の様子
原核生物には、DNAポリメラーゼIからVがあり、Pol IとPol IIIの2種類がDNA複製の80%を担っている。
真核生物にはポリメラーゼα、β、λ、γ、σ、μ、δ、ε、η、ι、κ、ζ、θ、Rev1が含まれる。
RNAウイルスのようなレトロウイルスは逆転写酵素を使ってRNAを鋳型にDNAを合成する。
RNAポリメラーゼとは
RNAポリメラーゼは、転写というプロセスでDNAからRNA分子を合成する役割を担う酵素です。
RNAポリメラーゼは、RNAのヌクレオチドを5’から3’方向に付加し、一本鎖のRNA分子を生成する。
このRNAには、メッセンジャーRNA（mRNA）、トランスファーRNA（tRNA）、リボソームRNA（rRNA）があります。
3種類のRNAはすべてタンパク質合成に関与している。
RNAポリメラーゼの結合には、転写される遺伝子のプロモーターを特定する必要がある。
酵素が結合すると、RNAポリメラーゼはDNAのアンチセンス鎖に相補的なRNAヌクレオチドを付加する。
図2に転写の過程を示す。
：図2 転写
原核生物は、1種類のRNAポリメラーゼしか持っていない。
しかし、真核生物には5種類のRNAポリメラーゼが存在する。
RNAポリメラーゼIは、転写の50%を担う。
また、rRNAの重合も行う。
RNAポリメラーゼIIはmRNAの転写に関与し、tRNA、一部のrRNA、および少数の小さなRNAはRNAポリメラーゼIIIによって転写される。
RNAポリメラーゼIVとVは植物にのみ存在し、siRNAとヘテロクロマチンの形成に関与する。
DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼの類似性
- DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼは、どちらもDNAに作用する酵素です。
- DNAとRNAポリメラーゼは共に、ヌクレオチド間にホスホジエステル結合を形成することができる。
- DNAポリメラーゼもRNAポリメラーゼも、ヌクレオチドを5’から3’の方向に付加する。
- 重合のためのエネルギーは、入ってくるヌクレオチドのアルファとベータ間のホスホアンヒドリド結合の加水分解に由来する。
- ヌクレオチドは、鋳型となる鎖とのワトソン・クリック塩基対に基づいて、成長する鎖に選択される。
DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼの違い
定義
DNAポリメラーゼ。
DNAポリメラーゼは、DNA複製と呼ばれるプロセスで、DNAヌクレオチドから新しいDNA分子を合成する酵素です。
RNAポリメラーゼ。
RNAポリメラーゼは、転写と呼ばれるプロセスで、DNAからRNA分子を合成する酵素です。
使用方法
DNAポリメラーゼ。
DNAポリメラーゼは、DNAの複製に使われます。
RNAポリメラーゼ。
RNAポリメラーゼは転写に使われます。
製品
DNAポリメラーゼ。
DNAポリメラーゼ：二本鎖のDNA分子を合成する。
RNAポリメラーゼ。
RNAポリメラーゼは、一本鎖のRNA分子を合成する。
ヌクレオチド
DNAポリメラーゼ。
DNAポリメラーゼは、DNAのヌクレオチドを使って新しい鎖を合成する。
RNAポリメラーゼ。
RNAポリメラーゼは、RNAのヌクレオチドを使って新しい鎖を合成する。
細胞周期における活性
DNAポリメラーゼ。
DNAポリメラーゼは、間期S期に活性化する。
RNAポリメラーゼ。
RNAポリメラーゼは、成長期のG1期とG2期に活性化する。
酵素結合
DNAポリメラーゼ：DNAポリメラーゼが鎖に結合するためには、DNAジャイレースによって作られる複製フォークが必要である。
RNAポリメラーゼ：RNAポリメラーゼが鎖に結合するためには、そのホロ酵素が遺伝子のプロモーターを認識することが必要である。
プライマー
DNAポリメラーゼのこと。
DNAポリメラーゼは、複製を開始するためにプライマーを必要とする。
RNAポリメラーゼ。
RNAポリメラーゼは、転写を開始する際にプライマーを必要としない。
エキソヌクレアーゼ活性
DNAポリメラーゼ。
DNAポリメラーゼは、エキソヌクレアーゼ活性を有する。
RNAポリメラーゼ。
RNAポリメラーゼはエキソヌクレアーゼ活性を持たない。
伸長率
DNAポリメラーゼ。
DNAポリメラーゼは、染色体全体を合成する。
RNAポリメラーゼ RNAポリメラーゼ：転写終結部位で合成を停止させる。
速度
DNAポリメラーゼ。
大腸菌のDNAポリメラーゼは、1秒間に1000個のヌクレオチドを付加する。
RNAポリメラーゼ。
大腸菌のRNAポリメラーゼは、1秒間に40〜80個のヌクレオチドを付加する。
エラー率
DNAポリメラーゼ。
DNAポリメラーゼはエラーレートが低い。
RNAポリメラーゼ。
RNAポリメラーゼは、DNAポリメラーゼに比べ、エラーレートが高い。
タイプ
DNAポリメラーゼ。
Pol IとPol IIIの2種類があり、細胞内のDNA複製の8割を担っている。
RNAポリメラーゼ。
真核生物はRNAポリメラーゼIからVまで、原核生物は1種類のRNAポリメラーゼのみを含む。
結論
DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼは、核の中で遺伝物質からDNAとRNA分子を合成する役割を担っている2つの酵素です。
DNAポリメラーゼはDNAの複製に使われ、RNAポリメラーゼは転写に関与している。
DNAポリメラーゼとRNAポリメラーゼの主な違いは、その機能と必要条件である。
