[생물 임용 노트]유전자 발현조절 - 2) 세균의 유전자 발현 조절 : Lac operon - 유전자 기능 규명(구조 유전자)

F 플라스미드를 갖는 박테리아를 통해 유전적 실험을 수행한다,

F' 플라스미드를 가진 박테리아가 다른 박테리아로 전달 시 유전자를 확보한다.

→ recipent(수혜자) 박테리아는 2개의 유전자를 갖는 부분 이배체 상태가 된다.

Lactose를 이용하지 않고 돌연변이 종을 분리

F 플라스미드가 없는 것과 있는 것을 교배 후 분리한다.

<결과>

F' lacY^- lacZ⁺ / lacY⁺ lacZ^-, F' lacY⁺ lacZ^- / lacY^- lacZ⁺ → Lac⁺ 표현형

F' lacY^- lacZ⁺ / lacY^- lacZ^-, F' lacY⁺ lacZ^- / lacY⁺ lacZ^- → Lac^- 표현형

"Lactose 이용 시스템은 적어도 lacZ와 lacY로 구성되며 두 유전자가 전부 기능을 해야 한다."

Lactose 이용 가능 여부 실험

<결과>
lacY^-는 세포 내로 lactose의 유입이 없다.

lacY^- 세포벽에 라이소자임 처리 시 lactose가 유입되었다.

→ lacY 유전자 산물인 lactose permease가 lactose 이동에 관여한다.

 

lacZ⁺에서만 lactose 효소인 β-galactosidase가 존재했다.

→ lacZ 유전자 산물은 β-galactosidase이다.

 

lacA의 산물은 thiogalactoside transacetylase이며 효소로서의 기본 기능을 밝혀져 있으나 생물학적인 기능을 아직 규명되지 않았다.

 

젖당의 구조 유전자

• lacZ : β-galactosidase로 β-lactose를 β-galactose와 β-glucose로 분해 
• lacY : galactose permease로 세포막에서 세포 내로 젖당을 운반
• lacA : thiogalactoside transacetylase로 기능은 규명되지 않음

세포가 lactose 존재 여부에 따라 효소 생산을 허용하는 ON/OFF 기작을 갖는다.

• lactose가 없는 배지에서 배양 시 효소들의 농도가 매우 낮음
• lactose가 첨가 시 lac mRNA와 효소들의 합성이 촉발됨