유전자 발현의 과정 (2)
세포는 어느 유전자가 전사되고 어느 전사 체가 번역 될지를 조절할 수있다. 또한, 그것들은 그들의 활성에 영향을주기 위해 전 사물 및 단백질을 생화학 적으로 처리 할 수있다. 전사 및 번역의 조절은 원핵 생물 및 진핵 생물 둘 다에서 발생하지만, 진핵 생물에서는 훨씬 더 복잡하다. 조절 단백질은 다른 유전자에 대해 다른 역할을 할 수 있으며, 이것은 세포가 많은 유전자의 조절을 한 번에 조정할 수있는 하나의 메커니즘입니다. 두 부분으로 된 개략도는 활성화 단백질이 어떻게 DNA와 결합하여 전사를 시작하는지 보여줍니다. 루프를 형성하기 위해 접힌 DNA 분자 위에 선형 DNA 분자가 도시되어있다. 인핸서 서열, 프로모터 서열 및 전사 부위는 DNA 분자 둘 다에 유색 음영으로 표시되고, 활성화 제 분자는 구형 구조로 표시된다. RNA 폴리머 라제, 매개체 단백질, 및 활성화 제 단백질 사이의 상호 작용이 아래 예시에 도시되어있다. 상류 인핸서 서열에서 DNA에 결합 된 활성화 제 단백질은 단백질을 RNA 폴리머 라제 (녹색)를 활성화시켜 전사하는 프로모터 영역으로 끌어 당길 수있다. DNA는 활성화 제 단백질과 RNA 폴리머 라제의 활성을 매개하는 다른 단백질 사이에서 이러한 상호 작용을 유발하기 위해 그 자체로 반복 될 수있다. 환경 변화에 반응하여 유전자 발현이 어떻게 증가 또는 감소합니까? 원핵 생물에서, 조절 단백질은 종종 영양소 이용 가능성에 의해 제어된다. 이것은 박테리아와 같은 유기체가 환경 조건에 반응하여 그들의 전사 패턴을 빠르게 조절할 수있게한다. 또한, 원핵 생물 DNA상의 조절 부위는 전형적으로 전사 프로모터 부위 근처에 위치하며, 이는 유전자 발현에서 중요한 부분을 담당한다. 3 부분으로 구성된 도식은 RNA 폴리머 라 제가 DNA와 결합하는 것을 방지하여 억제 단백질이 어떻게 전사를 억제 할 수 있는지 보여줍니다. 파트 1은 DNA의 선형 영역의 레이아웃을 보여줍니다. 오퍼레이터는 DNA 분자 상에 유색 음영으로 표시되며 3 개의 뉴클레오티드에 걸쳐있다. 전사 위치는 다른 색으로 음영 처리되고, 화살표가 음영 위의 왼쪽에서 오른쪽으로 향하여 전사 진행 방향을 나타냅니다. 파트 2는 전사가 발생할 때 DNA 분자에 대한 비활성 억제 단백질 및 RNA 폴리머 라제의 위치를 보여줍니다. 파트 3은 전사가 억제 될 때 DNA 분자와 관련하여 활성 억제 단백질 및 RNA 폴리머 라제의 위치를 보여준다. 분자는 RNA 폴리머 라제 결합을 방해 할 수 있습니다. 비활성 억제 단백질 (파란색)은 다른 분자 (빨간색 원)에 의해 활성화 될 수 있습니다. 이 활성 억제제는 오퍼레이터 (노란색) 라 불리는 프로모터 근처의 영역에 결합 할 수 있으며, 따라서 프로모터에 대한 RNA 폴리머 라제 결합을 방해하여 전사를 효과적으로 방지 할 수있다. 이것이 어떻게 작동하는지에 대한 예를 들어, 일부 유전자의 "켜기"와 다른 유전자의 "끄기"를 나타내는 여분의 아미노산을 가진 박테리아를 상상해보십시오. 이 특정 예에서, 세포는 아미노산을 대사하는 단백질에 대해 "온"유전자를 설정하고 아미노산을 합성하는 단백질에 대해서는 "오프"유전자를 원할 수있다. 이들 아미노산 중 일부는 활성화 제라 불리는 양성 조절 단백질에 결합 할 것이다 . 활성화 단백질은 온 / 오프 스위치 역할을하는 프로모터 영역 근처 DNA의 조절 부위에 결합합니다. 1 개, 2 개 또는 3 개의 조절제 (파란색, 녹색 및 노란색 모양)의 조합은 단백질로 구성된 매개체 복합체 (오렌지)에 차등 적으로 영향을 미침으로써 다른 방식으로 전사에 영향을 줄 수 있습니다. 그 효과는 다양한 전사 조절 단백질의 조합, 존재 또는 부재에 따라 동일한 유전자가 여러 방식으로 전사 될 수 있다는 것이다. 앞서 언급 한 바와 같이, 인핸서 서열은 활성화 제 단백질에 의해 결합 된 DNA 서열이며, 이들은 유전자의 상류 또는 하류에서 프로모터로부터 멀리 떨어진 수천 개의 염기쌍에 위치 할 수있다. 활성화 제 단백질 결합은 DNA가 반복되어 RNA 폴리머 라제와 전사의 시작을 촉진하는 복합체의 다른 단백질과 활성화 제 단백질을 물리적으로 근접하게 만든다. 이 결합은 RNA 폴리머 라제 활성 및 근처 유전자의 전사를 촉진한다. 그러나 동시에 다른 아미노산은 리프레 서라 불리는 음성 조절 단백질에 결합합니다.이는 RNA 중합 효소 결합을 효과적으로 차단하는 DNA의 조절 부위에 결합합니다. 진핵 생물에서 유전자 발현의 제어는 원핵 생물에서보다 더 복잡하다. 일반적으로, 더 많은 수의 조절 단백질이 수반되고, 조절 결합 부위는 전사 프로모터 부위와는 아주 멀리 위치 할 수있다. 또한, 진핵 생물 유전자 발현은 일반적으로 함께 작용하는 몇몇 조절 단백질의 조합에 의해 조절되며, 이는 유전자 발현의 제어에있어서 더 큰 유연성을 허용한다. 도식은 DNA 분자상의 3 개의 전사 조절 단백질을 보여준다. DNA 분자는 그 자체로 접혀서 루프를 형성하고 각각의 조절 단백질은 DNA 루프의 정점에 결합되고 RNA 폴리머 라제에 결합 된 단일 매개체 단백질과 상호 작용한다. RNA 폴리머 라제는 차례로 프로모터 서열과 전사 부위 사이의 DNA 영역에 결합된다. 전사 조절제는 각각 다른 역할을 할 수 있습니다. 상이한 세포 유형은 전사 조절제의 특징적인 세트를 발현한다. 실제로, 다세포 유기체가 발달함에 따라, 이들 유기체 내의 상이한 세포 세트는 조절제의 특정 조합을 켜고 끈다. 이러한 발달 패턴은 성숙한 유기체에 존재하는 다양한 세포 유형을 담당합니다. 가계도는 전사 인자가 4 세대 세포의 정체성에 어떻게 영향을 미치는지를 보여줍니다. 핵을 포함하는 단일 세포는 2 개의 새로운 세포 (제 2 세대)를 형성하는 것으로 나뉘어져있다. 두 개의 2 세대 셀 각각은 2 개의 새로운 셀을 형성하기 위해 분할되므로,이 3 세대에는 4 개의 셀이 있습니다. 4 개의 제 3 세대 셀 각각은 총 8 개의 제 4 세대 셀에 대해 분할되어 2 개의 셀을 형성한다. 각 세대의 세포에서 전사 인자의 가변 발현은 그들의 시토 졸에서 적색, 녹색 및 황색 원의 존재 또는 부재로 표시된다. 단일 유기체에서 다양한 세포 유형은 각 세포 유형에서 상이한 전사 인자 활성에 의존 할 수있다. 연속적인 세포 생성 동안 상이한 전사 인자가 상이한 시간에 켜질 수있다. 세포가 성숙하여 다른 단계 (화살표)를 거치면 전사 인자 (컬러 볼)가 유전자 발현에 작용하여 세포를 다른 방식으로 변화시킬 수 있습니다. 이 변경은 해당 셀에서 파생 된 차세대 셀에 영향을줍니다. 후속 세대에서, 궁극적으로 세포 유형을 결정할 수있는 상이한 전사 인자의 조합이다. 결론 살기 위해서는 세포가 환경 변화에 반응 할 수 있어야합니다. 단백질 생산의 두 가지 주요 단계 인 전사 및 번역의 조절은이 적응성에 매우 중요합니다. 다른 세포는 어떻게 필요한 유전자를 표현합니까?
세포에서 유전자의 일부만이 한번에 발현됩니다. 상이한 세포 유형의 특징적인 다양한 유전자 발현 프로파일은 이들 세포가 상이한 전사 조절제 세트를 갖기 때문에 발생한다. 이러한 조절제 중 일부는 전사를 증가시키는 반면 다른 일부는이를 방지하거나 억제합니다.
일반적으로, 전사는 RNA 폴리머 라 제가 DNA 분자상의 소위 프로모터 서열 에 결합 할 때 시작 된다. 이 서열은 전사의 시작점 (DNA의 5 '말단)으로부터 거의 항상 상류에 위치하지만, mRNA의 하류 (3'말단)에 위치 할 수있다. 최근 몇 년간 연구자들은 인핸서 서열 로 알려진 다른 DNA 서열을 발견했습니다.또한, RNA 폴리머 라제 활성에 영향을 미치는 조절 단백질에 대한 결합 부위를 제공함으로써 전사에서 중요한 역할을한다. 인핸서 서열에 조절 단백질의 결합은 RNA 폴리머 라제 및 전사 인자 결합을 촉진 또는 억제하는 염색질 구조의 이동을 야기한다. 보다 열린 염색질 구조는 활성 유전자 전사와 관련이 있습니다. 대조적으로,보다 컴팩트 염색질 구조와 연관된 전사 에서의 활동
일부 조절 단백질은 다중 유전자의 전사에 영향을 미친다. 이는 조절 단백질 결합 부위의 다수의 카피가 세포의 게놈 내에 존재하기 때문에 발생한다.
지난시간에 이어서 유전자발현과정을 마무리하겠다. 아마 고등학생수준이라면 이해가 갈 내용들이라고 생각한다.
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