발효의 책 47 2개의 전사 제어를 가진 유전자

[YDfamily]

47. 유전자의 작용도 중요

단백질은 효소에 의해, DNA로부터 전사된 mRNA의 정보에 기초하여 ribosome으로 번역되어 생성된다. 대사를 조절하는 또 한가지의 기구가, 전사의 단계에서의 제어이다.

원핵 생물에는 주로 2가지의 조절 방법이 알려져 있다.

첫번째는, 전사를 음성으로 조절하는 단백질 repressor(억제인자)가 관여하는 제어이다. 전사는 염색체 상의 유전자의 바로 상류에 있는 promoter에 RNA polymerase가 결합하여 시작된다. 염색체 상의 polymerase 유전자의 사이에 조절에 관여하는 operator 영역이 있고, 여기에 repressor가 연결하고 있으면, RNA polymerase가 전사를 시작되지 않는다. 여기에 유전물질(effector)가 오면, 이것이 repressor와 결합으로서 operator로부터 제외되기 위해 전사가 개시된다.

반대로, repressor는 보통은 operator에 결합하여 있지 않고, effector가 연결하는 operator에 결합하여 전사를 제어하는 경우도 있다.

두번째는, 전사를 올바르게 조절하는 단백질 activator가 관여하는 제어이다. Activator가 염색체 상의 promoter인 상류의 activator 결합 부위에 결합하면, RNA polymerase의 promoter에 결합율이 늘어나 전사가 촉진된다. Repressor의 경우와 동일하게, activator의 염색체의 결합을 effector로 제어하는 기구가 존재한다.

또한, 일련의 대사에 관여하는 유전자가 한 덩어리로 된 operon을 형성하여, 그 상류에 promoter를 갖는 것으로 이들의 효소의 발현을 한꺼번에 제어하는 것도 있다.

진핵 생물에서도 전사 제어는 있는데, RNA polymerase 이외에 전사 인자라고 하는 단백질군이 관여하는 훨씬 복잡한 것이다. 또한, 전사 후 수식(修飾, splicing)에 의한 조절도 있다.

생물은, 다양한 제어를 이용하는 것으로 생체의 균형을 잡아 환경에 적응하고 있다.

요점 BOX
Activator로 전사를 촉진
Effector로 전사의 개시와 제어를 행한다.

<DNA로부터 단백질을 만든다>

DNA(유전자)로부터 단백질이 되기까지

전사: DNA로부터 RNA polymerase에 의해 mRNA를 생성하는 과정

번역: Ribosome으로 mRNA에 암호화된 단백질을 생성하는 과정

전사 후 수식: 진핵 생물에 있어서 mRNA의 목적 단백질을 암호화하지 않는 불필요한 부분을 잘라 내어 성숙한 mRNA를 생산하는 과정