「プロモーター」の版間の差分

DOI [[XXXX]]/XXXX　原稿受付日：2013年12月9日　原稿完成日：2013年月日<br>

　一方、広義では、この領域を[[コアプロモーター]]と呼び、[[転写調節因子]]群が結合する[[調節エレメント]]も含めてプロモーターと呼ぶことも多い。

　真核生物の場合、[[RNA合成酵素]]である[[RNAポリメラーゼ]]は[[PolI]]、[[PolII]]、[[PolII]]の３種類存在し、３つのクラスのプロモーターが存在している。PolIが働くクラスIのプロモーターからは[[rRNA]]、PolIIが働くクラスIIのプロモーターからは[[mRNA]]、PolIIIが働くクラスIIIのプロモーターからは[[tRNA]]を中心とする[[低分子RNA]]が転写される<ref name=ref1 />。特に、mRNAの転写制御を担うクラスIIのプロモーターに関しては、各遺伝子がそれぞれ異なる転写制御を受けるため、多様な転写調節機構が存在している。コアプロモーターの上流あるいは下流には様々な転写調節因子が結合して正負の転写制御が行われる調節エレメントが存在している。

　転写基本因子とRNAポリメラーゼが結合して転写開始複合体が形成される、転写開始に必要最小限のDNA領域であり、転写開始点の前後の数十base pair (bp)程度の大きさである<ref name=ref1 />。クラスIIのプロモーターには、転写開始点を含む[[イニシエーター]]、また、転写開始点上流に[[TATAボックス]]やTFIIB認識領域などが存在する<ref name=ref1 />。

　TATAボックスとは転写開始点の約25bp程度上流に存在する塩基配列（TATAA）であり、TFIIDのサブユニットの一つTBPによって認識される<ref name=ref1 /><ref name=ref7>'''Tom Strachan, Andrew Read'''<br>Human Molecular Genetics, Fourth Edition<br>''Garland Science, New York, 2010''</ref>。しかし、クラスIIプロモーターにおいて、TATAボックスを有するプロモーターは意外に少なく（[[ヒト]]では約30%）、これ以外はTATAボックスを持たずに、イニシエーターと下流プロモーター配列 (downstream promoter element; DPE)を有するTATAレスプロモーターであり、GCボックスを有することも多い<ref name=ref1 /><ref name=ref7 />。TATAレスプロモーターはハウスキーピング遺伝子に多く見られ、複数の転写開始点を持つことも多い<ref name=ref7 />。TATAボックスを有するプロモーターでは転写制御が厳格かつ劇的に行われる傾向が高いのに対して、TATAレスプロモーターには恒常的な活性を示すものが多い。

[[ファイル:Kida Fig.2.png|thumb|300px|right| '''図2. エピジェネティクス転写制御'''<br>ヒストンテールがメチル化、アセチル化、リン酸化などの翻訳後修飾を受けて、クロマチン構造のリモデリングが引き起こされる。一方、プロモーター領域DNAのCpGアイランドがメチル化修飾を受けると、そのプロモーターからの転写が抑制される。このようなクロマチンリモデリングは転写制御の重要なステップとなっている）。以上のような、クロマチンリモデリングやDNAメチル化はエピジェネティクス転写制御と呼ばれる。]]

　転写制御は転写調節因子、転写基本因子、転写仲介因子やコファクターの間でのタンパク質間相互作用によってのみ制御されるわけではない。プロモーター周辺領域の[[エピジェネティクス]]制御も転写制御に必須であることが1990年代の中頃から明らかにされた<ref name=ref1 /><ref name=ref7 />。具体的には、DNAと結合して[[クロマチン]]構造を形成する[[ヒストン]]群の翻訳後修飾、すなわち、[[アセチル化]]（脱アセチル化）、[[メチル化]]（脱メチル化）、リン酸化（[[脱リン酸化]]）を介して、プロモーター付近のクロマチン構造の変換（クロマチンリモデリンング）が行われる。このクロマチンリモデリングがプロモーターからの転写開始の効率、すなわち、転写を制御するタンパク質群のプロモーター領域への集合に大きく影響を及ぼしていると考えられている<ref name=ref1 /><ref name=ref7 />。以上のようなヒストンの[[翻訳後修飾]]にも多様性が観察されることから、ヒストンの修飾状態は「[[ヒストンコード]]」と呼ばれ、DNAの塩基配列情報の如く、ヒストンの修飾パターンが何らかの暗号的意味を持つのではないかと考えられている<ref name=ref15><pubmed> 11498575 </pubmed></ref>。また、[[CLOCK]]などのアクティベーター<ref name=ref16><pubmed> 16678094 </pubmed></ref>、CBP/p300、[[PCAF]]などのコアクティベーターは[[ヒストンアセチル化酵素]]活性を有すること<ref name=ref17><pubmed> 9296499 </pubmed></ref><ref name=ref18><pubmed> 11559745 </pubmed></ref>、一方、[[Sin3]]などのコリプレッサーは[[ヒストン脱アセチル化酵素]]活性を示すことが明らかにされており<ref name=ref19><pubmed> 9139820 </pubmed></ref>、このような[[転写因子]]群がプロモーター付近のヒストンリモデリングを直接制御する。

　αCaMKIIプロモーターは[[トランスジェニック動物|遺伝子操作マウス]]作製に広く利用されている<ref name=ref14 />。これ以外には、外来遺伝子の発現を[[GABA]]ニューロンに限定されるための[[GAD67]]プロモーター<ref name=ref20><pubmed> 16088032 </pubmed></ref>、[[ドーパミン]]産生ニューロンに限定させるための[[チロシン水酸化酵素]]プロモーター<ref name=ref21><pubmed> 22153370 </pubmed></ref>、[[ドーパミン]][[D1受容体]]あるいは[[D2受容体]]発現ニューロンに限定させるためのD1及びD2受容体プロモーターなどが利用されている<ref name=ref22><pubmed> 20613723 </pubmed></ref>。一方、神経活動依存的遺伝子発現の活性化をモニターする、あるいは、遺伝子発現が誘導されたニューロンを標識するためのツールとして、[[c−fos]]遺伝子あるいはArc遺伝子のプロモーターが利用されている<ref name=ref8><pubmed> 11559745 </pubmed></ref><ref name=ref23><pubmed> 17761885 </pubmed></ref>。以上のプロモーター群は脳科学領域における強力な遺伝学的手法のツールとなっている。