遺伝子発現

エピジェネティクス

生物学において、エピジェネティクスとは、DNAの塩基配列の変化以外のメカニズムによって引き起こされる表現型（外見）や遺伝子発現の遺伝的変化を研究する学問です。

このような変化は、細胞分裂を経て、その人の一生の間に残ることもあれば、何世代にもわたって続くこともあります。しかし、生物の根本的なDNA配列には変化がありません。むしろ、非遺伝的な要因によって、生物の遺伝子の挙動（発現）が異なるのである。

真核生物の生物学におけるエピジェネティックな変化の最も良い例は、細胞分化のプロセスである。形態形成の過程で、全能の幹細胞が胚の様々な細胞株になり、それらが完全に分化した細胞になります。つまり、1個の受精卵細胞（接合体）が分裂して成長する。娘細胞は、成熟した胚の様々な種類の細胞に変化します。神経細胞、筋肉細胞、上皮、血管など、さまざまな種類の細胞に変化します。これは、ある遺伝子を活性化し、別の遺伝子を抑制することで起こります。

エピジェネティックな変化は長期的なもので、通常、細胞分裂（有糸分裂）の過程を経て存続します。エピジェネティックな変化は、染色体の中にあるDNAとそれを取り囲むヒストンタンパク質の組み合わせであるクロマチンに起こります。この現象の詳細はまだ解明されていませんが、DNAとヒストンのラップが重要な特徴であることはかなり確実です。

遺伝子制御

アップレギュレーションとダウンレギュレーション

アップレギュレーションは、1つまたは複数の遺伝子の発現を増加させ、その結果、それらの遺伝子によってコードされるタンパク質の発現を増加させる。ダウンレギュレーションとは、遺伝子やタンパク質の発現量が減少するプロセスのこと。

インダクションとリプレッション

遺伝子制御は次のようにまとめられる。

• 誘導性システム：誘導性システムは、遺伝子の発現を可能にする何らかの分子（インデューサーと呼ばれる）が存在しないとオフになる。
• 抑制系：抑制系は、遺伝子の活性を抑制する何らかの分子（コアプレッサーと呼ばれる）が存在する場合以外はオンになっている。その分子は発現を抑制するという。

調節用RNA

遺伝子を制御する、つまり、遺伝子の転写や翻訳の速度を調節するRNAは数多く存在する。以下はその重要な2つの例である。

miRNA

マイクロRNA（miRNA）は、酵素に結合してmRNA（メッセンジャーRNA）をブロックしたり、その分解を早めたりする作用があります。これをRNA干渉といいます。

siRNA

低分子干渉RNA（サイレンシングRNAと呼ばれることもある）は、特定の遺伝子の発現を阻害する。低分子干渉RNA（サイレンシングRNAとも呼ばれる）は、特定の遺伝子の発現を阻害するもので、非常に小さい（20/25ヌクレオチド）二本鎖の分子である。この発見により、生物医学の研究や医薬品の開発が急速に進んでいる。

真核生物のタンパク質をコードする遺伝子の構造。

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