MD 2016 MD 40번 : [분자, 식물] cis-acting element, 말산효소 기능

[飛烏]

답) 4

[문제의 핵심]

1. 유전자 발현의 조절이 어느 단계에서 일어나는가?

전사단계에서 일어나는가?

번역 후 단계에서 일어나는가?

2. C4 식물의 특징

유관속초세포에서 CO₂를 농축한다.

 CO₂ 농축에 말산효소가 관여한다.

[풀이]

1. ㉠과 ㉡의 차이는? 왜 ㉡과 같은 서열의 차이를 주었는가?

㉠은 ME mRNA의 시작서열의 일부인 S서열이다.

㉡ 240bp은 ㉠보다 3개의 염기가 더 첨가되었다(243bp). 개시코돈 직후에 2개 말단에 1개를 삽입하였다.

즉, 프레임시프트가 일어났다.

만약 번역된다면, ㉠과 ㉡에서 만들어진 단백질들은 서로 아미노산 서열이 다를 것이다.

2. 결과 해석

GUS의 발현은 말산 mRNA 시작서열(S서열)에 영향을 받는다. 

	애기장대 C3		클레옴 C4		C3식물에 C4의 단백질인 X를 과발현 시킨 경우
	M (엽육)	BS (유관속초)	M (엽육)	BS (유관속초)	M (엽육)	BS (유관속초)
과발현 프로모터 +     GUS 서열	+	+	+	+	+	+	☞ ㉠㉡서열 없으면 GUS는 발현된다.
과발현 프로모터+ ㉠ + GUS 서열	+	+	-	+	-	-	☞ ㉠㉡서열은 GUS 발현에 영향을 준다. (엽육세포에서 억제 기능)
과발현 프로모터+ ㉡ + GUS 서열	+	+	-	+	-	-

㉠은 S서열이다.

㉡은 변형된 S서열이다.

	애기장대 C3 (단백질 X 없음)		클레옴 C4 (단백질 X있음)                         ↙		C3식물에 C4의 단백질인 X를 과발현 시킨 경우
	M (엽육)	BS (유관속초)	M (엽육)	BS (유관속초)	M (엽육)	BS (유관속초)
	단백질 X 없음	단백질 X 없음	단백질 X있음	단백질 X없음	단백질 X과발현	단백질 X과발현
과발현 프로모터 + ㉠ +  GUS 서열	+	+	- X가 ㉠에 작용해서 억제	+	-	-
과발현 프로모터 + ㉡ +  GUS 서열	+	+	- X가 ㉡에 작용해서 억제	+	-	-
	㉠㉡서열(S서열)은 GUS 발현을 영향을 준다. → C4의 엽육세포에서 ㉠과 ㉡서열에 단백질X가 작용하여 GUS의 발현을 억제한다. → C3와 C4 모두에서 유관속초세포에 단백질 X가 없다. 그래서 억제되지 않았다.
	→ C3의 모든 세포는 단백질 X가 원래 없다. 그러나, 과발현시키면 GUS 발현이 억제된다. → 단백질 X는 ㉠과 ㉡서열에 모두 작용하여 GUS의 발현을 억제한다. [결론] ㉠과 ㉡서열은 양말단을 제외하고 DNA 염기서열은 동일하고, 번역되면 아미노산 서열은 다르다. 따라서, 단백질 X는 DNA서열을 인식하고 전사단계를 조절함을 알 수 있다. 따라서, X가 결합하는 S서열은 cis-acting element임을 알 수 있다. 만약, 전사단계가 아닌 단백질단계에 작용하여 발현을 조절했다면 ㉠과 ㉡의 결과가 다르게 나와야 한다.

cis-acting element : 유전자 근처에 존재하는 전사인자(촉진 or 억제)가 붙는 DNA 영역.

ㄴ. 클레옴(C4)에서는 X는 엽육세포에서만 발현된다.

ㄷ. ME(말산 효소)는 클레옴(C4)의 유관속초세포에서 CO₂농축에 관여한다. (지식)

답은 쉽게 찾을 수 있는데~

위와 같은 염기쌍 삽입의 조작을 한 의도를 파악하는 것도 포인트가 될 수 있을 것 같습니다.

[BioBT]

혼자 생각할때는 명쾌하지않고 간질간질했는데... 역시 비오님덕에 오늘도 깨달음을 얻어갑니다!^^ 늘 감사합니다!!!ㅎㅎㅎ

[우히히힣]

이 문제에 관한 이런이 잘 설명된 각론서가 있을까요?ㅠㅠ어느 책을 봐야할지 모르겟네요ㅠㅠ

[김자]

cis/trans acting element에 대해 궁금했는데, 본 문제로 명료화할 수 있어 감사합니다!!