Question

、

この問題ですが、全くもってわかりません。
タンパク質xは遺伝子Xからできるものである。
この実験では
タンパク質xが合成されること＝蛍光タンパク質が合成されること
としている
この反応はY1~Y3の転写調節領域による調節を受けており、それぞれ対応する調節タンパク質があり
Y1-z1
Y2-z2
Y3-z3
となっている。
タンパク質xの合成の仕組みは細胞ごとに違っている。
ということを問題から読み取って、それぞれP~Sでの合成がどのようかを別々に見ていくことでどういう仕組みを受けてxが合成されるのかを明らかにするのかな？と思いました。しかし答えなければならないのは、z1~z3までがどの細胞でつくられるのか、それぞれは対応する転写調節領域に対して促進、抑制のどちらで働いているのかであって、この明らかにすべきことが問題からわかることとどのように繋がっているのかわかりません。また、解答を見ても、あまり理解できないです。
これを解くために前提として知っておかなければならないことなどあるのでしょうか？
何もわからないので、当たり前なことから全て教えていただきたいです。

その後、解き方として仮説ができたのであっているか教えていただきたいです(>_<)

前提に転写調節領域は、調節タンパク質が結合して初めて作用する。したがって、Y1~Y3が働いているのは、z1~z3がつくられていることに等しい。
細胞ごとで考えていくときに、特定の転写領域がなくなった場合、
結果が変わらない＝その領域は反応に関与していない→ そもそも調節タンパク質が存在していないつまり作られていない
結果が異なる＝xの合成に関して何かしらの関係がある
このとき、その領域があると
合成されない→抑制
合成される→促進
という考え方で全ての細胞の反応を確認する。

すると
P Y1が促進
Q Y2が促進、Y3が抑制
R Y2が促進
S Y1、Y2が促進
と分かり、
z1 P,Sで促進
z2 Q,R,Sで促進
z3 Qで抑制
という考え方で良いでしょうか？
解説の焼き直しのようになっているかもしれませんが、よろしくお願いします。🙇

重要 例題19 遺伝子発現の調節
ある生物由来の細胞Pでは、遺伝子Xからタンパク質 x が合成される。 遺伝子Xの
種類の調節タンパク質 z1~23がかかわっている。 z1 は Y1, z2はY2, z3 Y3
発現は,遺伝子Xの近傍にある転写調節領域 Y1~Y3 によって調節されており,3
のみにそれぞれ結合する。転写調節領域に結合した調節タンパク質 z1~z3のそれ
ぞれは,転写の開始あるいは抑制のどちらかのみの決まった作用をもつ。細胞Pと同
じ生物由来だが,細胞Pとは別の3種類の細胞Q,R,Sについて調べてみると,細
胞RとSでもタンパク質xは合成されていたが,細胞Qでは合成されていなかった。
そこで,細胞の種類の違いによって遺伝子Xの発現が異なるしくみを調べるために実
験を行った。
遺伝子Xの代わりに蛍光タンパク遺伝子を組み込み,蛍光タンパク質の合成の有無
を調べた。さらに Y1~Y3 のいずれかを欠損させたものについても同様に行った。
その結果下図のようになった。 また, Y1~Y3 のすべてが欠損している場合には,
蛍光タンパク質の合成は起こらなかった。
1-1-1-
Y2
Y2
Y2
Y 3
遺伝子X
Y3 蛍光タンパク遺伝子
O
X XO
細胞
XO
ROO
SOO
×
OX
Y 3
Y2
Y3
図 遺伝子X,蛍光タンパク遺伝子,転写調節領域の配置, およびタンパク質の合成の有無
図の1段目は,遺伝子Xとその転写調節領域 Y1~Y3のDNA上の配置と, 細胞PSでの
タンパク質xの合成の有無を示す。 2 ~ 6段目は, 実験に使用した組換えDNA の一部と, こ
れらをそれぞれ細胞P~Sに導入したときの, 蛍光タンパク質の合成の有無を示す。
○は 「合成あり｣ × は ｢合成なし」を示す。
z1 ~ z3は, それぞれどの細胞でつくられ,それぞれ Y1~Y3に結合することで
遺伝子Xの転写を促進するか抑制するか答えよ。
(北里大)

解答へのプロセス
(1) Y1 についてまとめます。
P Q
2段目 Y1 + Y2 + Y3 ○
6段目
Y2+ Y3
1は細胞Pでつくられ, z1がY1に結合すると遺伝子Xの転写を促進す
るとわかります。
× ×
P
×
×
×
RS
×
3段目 Y1
「また」 (何もなし)
Q と R では Y1 があってもなくても転写が行われないので, QとRでは
Y1は関与していないとわかります。
⇒PとSではY1 がないと転写が行われず, Y1 があると転写が行われてい
ます。 すなわち, PとSではY1の働きで転写が促進されるとわかります。
⇒z1 は細胞Sでもつくられ,転写を促進することがわかります。
(2) Y2の作用を調べます。
X
×
Q RS
5段目
Y3
6段目 Y2 + Y3
⇒RとSでは,Y2がないと転写されませんがY2があると転写されます。
細胞RとSではz2がつくられ, Y2 に結合して遺伝子Xの転写を促進す
ると判断できます。
S
×
P Q R S
4段目 Y2
「また,」(何もなし)
x x
⇒ Y2 があってもなくても転写されない細胞P では Y2 は関与していないと
判断できます。
P Q RS
⇒細胞Qでも z2 はつくられ、転写を促進しているとわかります。
(3) Y3の作用を調べます。
4段目 2
6段目 Y2 + Y3
⇒PではY3は関与しません。
⇒QでY3がないと転写されるのに,Y3があると転写されません。すなわ

ち,Y3がなくなると転写が行われるようになったのです。 これは「鍵な
しびっくり箱の法則」 ですね。 Y3 は転写を抑制していたのだと判断でき
ます。
では Y3 が関与していないと判断できます。
Y3 の作用が抑制とわかったので, Y3があっても転写が行われるRやS
z3 は細胞Qでのみつくられ, Y3 に結合することで遺伝子Xの転写を抑
制するとわかります。
5段目 Y3
「また,」(何もなし)
5段目においてQで転写されないのはY3が抑制しているからです。 「ま
P Q
S
× × × ×
「た」においてQで転写されないのは, Qにおいて転写を促進するY2が
ないからです。
合
結果的に、細胞Qではz2と3がつくられ, z2は促進, z3は抑制に作
用します。 でも問題文の7行目にあるように, 「タンパク質 x は …細胞Q
では合成されていなかった」ので,z3による抑制作用のほうが強いと判
断することができます。
つくられる細胞
z1: PとS
z2 :
z3:
×
QとRとS
Qのみ
遺伝子Xの転写
促進する
促進する
抑制する
第②編 思考力を養う重要例題ベスト 20 9