[생물 임용 노트]유전자 발현조절 - 1) 개요

유전자 발현 조절의 기초

• 다세포 생물의 서로 다른 유형의 세포는 동일한 DNA를 갖는다. 따라서 하나의 생물체에서 다양한 종류의 세포가 나타나는 이유는 유전자 발현이 서로 다르기 때문이다.
• 물질의 합성 효율 측면에서 물질의 합성 능력이 필요한 시기에만 수행될 경우에는 경제적이고, 적응 측면에서 타당성을 보인다. → 일반적으로 이러한 물질의 합성 조절은 유전자 조절에 의해 일어난다.
• 원핵생물은 성장이 해로울 때를 제외하고, 특정 환경에서 최대 성장률이 되도록 적응한다.
• 진핵생물은 복잡한 발현 조절로, 적응, 변ㅇ이, 분화 및 발생이 되도록 적응한다.
• mRNA, 단백질의 합성을 통제하여 전사율, 번역율을 조절하거나 발현하는 데 있어 ON / OFF 조절을 통해 필요시에만 발현한다.

조절 단계

유전자 발현 조절 방법 개요

유전자 발현 조절 단계는 여러 단계로 나뉜다.

 

진핵생물을 기준으로 발현 조절 단계는,

1> 전사 단계 조절

2> RNA 가공 단계 조절

3> RNA 이동 및 위치 조절

4> mRNA 분해 조절

5> 번역 단계 조절

6> 단백질 활성 조절

등으로 구분할 수 있다.

구성성, 유도성, 억제성

구성성 유전자(constitutive gene)

세포에서 연속적으로 발현되는 유전자들을 의미한다.

세포에서 필수적인 요소들에 대한 유전자 발현은 연속적으로 일어난다.

예> tRNA, rRNA, 리보솜, housekeeping gene

 

이들은 '구성적으로 발현한다' 라고 한다.

유도성 유전자(inducible gene)

환경에 존재하는 물질에 반응하여 유전자 발현을 개시시키는 과정을 유도(induce)라고 하며, 이와 같은 방법으로 발현이 조절되는 유전자를 '유도성 유전자'라고 한다. 

억제(repression)와 탈억제(depression)

대사 경로의 최종 산물 존재시 발현이 중단되며, 발현이 억제되었다고 한다. 이 과정을 억제라고 하며 다시 작동될 때 탈억제되었다고 한다. → 주로 동화 경로에 관여하는 효소를 암호화하는 유전자에서 보인다.

양성조절, 음성조절

음성 조절(negative regulation)

RNA polymerase와 promoter간에 친화력이 커서 이를 저해하는 억제인자를 통해 조절한다. 억제 인자에 길항적으로 작용하는 유도체(inducer)가 전사를 허용한다.

양성조절(positive regulation)

RNA polymerase와 promoter간에 친화력이 작아 활성인자(activator)가 필요하다. 활성인자는 RNA polymerase가 프로모터에 결합하는 것을 촉진시킨다. 일부 활성인자는 효과적이기 위해서 일부 신호분자와 먼저 결합해야 한다.