유전자의 발현

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유전자의 발현에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론

2. 본론
1)유전자 발현의 조절
1. 세포는 자신의 유전자발현을 조절한다.
2. 전사단계의 조절
3. DNA binding motif
2) 원핵생물의 유전자 발현 조절
1. 대장균의 lactose operon
2. 대장균의 tryptophan operon
3) 진핵 생물의 유전자 발현
1. 진핵생물의 전사개시는 박테리아와 네 가지 면에서 다르다.
2. RNA 중합효소 와 보편전사인자
(1) 보편전사인자
(2) 보편전사인자와 RNA polymerase II가 프로모터에 결합하는 과정
3. 유전자 조절단백질의 결합부위
4. 뉴클레오솜에 응축된 프로모터 DNA는 전사개시에 영향을 미친다.
5. 진핵생물의 유전자는 단백질 조합에 의해 조절된다.
(1) 진핵생물 유전자의 조절성 염기서열 모델
(2) 사람 β-글로빈 유전자의 조절 모델
6. 하나의 단백질이 서로 다른 여러 유전자의 발현을 조절한다.
7. 조합조절에 의해 서로 다른 세포유형이 형성될 수 있다.
(1)포유류 골격근세포
(2) 섬유아세포에서 MyoD유전자의 발현효과
(3) 세포유형 결정에 있어서 유전자 조합조절의 중요성
8. 유전자발현의 양상은 딸세포에 전달된다.
(1) positive feedback loop
(2) 응축상태의 전달

3. 결론

본문내용

일율적으로 활성화 된다.
7. 조합조절에 의해 서로 다른 세포유형이 형성될 수 있다.
하나의 단백질이 여러 유전자발현을 일괄적으로 증가 또는 억제하는 조절기작은 일상적인 세포의 기능유지는 물론 배 발생 중 특정 유형의 세포분화 수단으로도 작용한다.
(1)포유류 골격근세포
*근육전구세포인 근원세포가 서로 융함하여 형성되며, 여러 개의 핵을 가진 매우 거대한 세포이다.
*성숙한 근세포는 수축기구의 구성성분인 액틴과 미오신은 물론 수용체단백질과 이온통로단백질 등 독특한 단백질을 많이 생성하므로 다른 세포유형과 구분된다.
*이와 같은 근육세포 특이 단백질을 암호화하는 모든 유전자는 근원세포의 융합과 동시에 발현하기 시작한다.
*여기에는 근세포 특이적 조절단백질이 관여하며, 유전자 조절부위에 결합하여 전사를 활성화한다.
(2) 섬유아세포에서 MyoD유전자의 발현효과
비근육계 세포에 근세포 특이적 조절단백질을 발현시키면 비근육세포는 분화 중의 근세포 특이 유전자발현의 변화를 보이면서 근세포로 분화한다. MyoD유전자(유전자 조절단백질을 생산)를 피부결체조직에서 유래한 섬유아세포에 넣어주면,섬유아세포는 근세포처럼 행동하고 결국 융합하여 근세포와 유사한 세포가 된다. MyoD 유전자 조절단백질을 발현하는 섬유아세포는 서로 융합하여 일렬로 늘어선 다핵성 근육세포 유형이 된다. 근세포 계열의 배아세포로부터 기원한 섬유아세포는 이미 근육-특이적 발현에 필요한 조절유전자의 단백질을 축적하고 있으므로, 단지 MyoD의 추가적 발현에 의해 완전한 조합조절 복합체가 형성될 수 있어 근세포로 전환한다. 그러나 발생과정 중 근세포 특이 유전자 발현에 필요한 조절단백질을 축적하지 못한 다른 유형의 세포는 MyoD를 추가로 발현시키더라도 근세포로 전환하지 못 한다.
(3) 세포유형 결정에 있어서 유전자 조합조절의 중요성
서로 상이한 여러 조절단백질의 축적에 따라 각기 다른 유형의 세포가 형성될 수 있다. 또한 제한된 수의 유전자 조절단백질은 그 조합 형태와 조절성 염기서열의 공유를 통하여 수많은 종류의 유전자발현을 조절할 수 있다
새로운 유전자 조절단백질(원숫자로 표시)의 생성결정은 세포분열 직후에 일어난다. 이와 같은 단순한 규칙의 반복에 의해 세 개의 조절단백질은 여덟 유형의 세포를 생성할 수 있다. 각 세포는 유전자 조절단백질의 조합에 의해 서로 다른 유전자들이 발현하게 된다.
8. 유전자발현의 양상은 딸세포에 전달된다.
다세포생물에서 한 세포가 특정유형의 세포로 분화하면 그 세포는 일반적으로 분화된 상태로 유지되고, 세포분열이 가능할 경우 이로부터 유래된 모든 자손세포도 동일한 유형을 가진다.(골격근세포와 신경세포 등, 분화한 일부세포는 더 이상 분열하지 않는다. 그러나 섬유아세포, 평활근세포, 간세포 등 여러 세포는 생물체가 살아있는 동안 분열을 계속할 수 있다.)
세포는 그들의 세포유형을 기억하는 몇 가지 방법을 가지고 있다.
(1) positive feedback loop
핵심 유전자 조절단백질이 다른 세포유형특이 유전자의 전사는 물론 자신의 유전자전사도 양성 자동회로(positive feedback loop)를 통하여 활성화 시킨다.
단백질 A는 자신의 전사를 활성화 시키는 유전자 조절단백질이다. 따라서 모세포가 일시적 신호에 의해 단백질합성을 시작하게 되었음을 모든 딸세포는 기억한다.
(2) 응축상태의 전달
모세포로부터 딸세포에게 응축된 염색질구조를 완벽하게 전달하는 것이다. 불활성 X염색체는 세대를 거듭하더라도 불활성 상태로 계속 유지된다. DNA에 결합한 단백질 집단은 부모 DNA사슬로부터 두 딸 DNA사슬로 직접 전달된다. 딸 DNA에 전달된 단백질 집단은 동일한 단백질 의 추가적 결합을 유도한다.
단백질은 협동적으로 DNA에 결합하며 공급가능한 단백질은 상대적으로 한정되어 있으므로 단백질결합이 결여된 부모 DNA사슬로부터 복제한 DNA는 단백질이 결여된 상태로 남게된다.
3. 결론
생물체가 살아남기 위해서는 환경의 변화에 적응해야 한다. 환경변화에 적응하기 위해 생명체는 특정 유전자의 발현을 변화시켜 합성되는 단백질을 적절하게 조절함으로써 생존할 수 있다. 예를 들면 대장균은 약 3,000가지의 단백질에 대한 유전자를 가지고 있는데 이들 단백질이 동시에 모두 필요한 것이 아니고 서로 다른 시기와 환경에서 필요하다. 이렇게 세포는 유전자의 발현에 의해 만들어진 산물을 각각 다른 조건하에서 적절히 이용하여 살아가고 있다.
진핵세포에서 유전자의 발현을 조절하는 기구는 세균보다 훨씬 복잡하고 다양하며 고등생물에서는 이것을 통해서 생리적 기능이나 생물적 특성이 나타나기 때문에 더욱 복잡하다. 포유동물의 각 체세포는 동일한 genome을 갖고 있지만 이들이 어떤 조직을 구성하는 세포인가에 따라서 생산되는 단백질이 다르고 세포의 분화과정에 따라서 특정 단백질의 합성이 엄격히 통제되고 있다. 예를 들면 인체의 모든 체세포는 insulin 유전자를 가지고 있으나 오직 췌장의 세포에서만 insulin이 합성된다.
진핵세포에서는 유전자 발현을 위해 핵질에서 mRNA 일차 전사물을 합성한 후 가공하여 성숙한 mRNA를 세포질로 운반하여 번역하는 점 등에서 원핵세포 mRNA의 생산과는 큰 차이가 있다. 따라서 이러한 과정들이 유전자 발현을 조절하는 단계가 될 수 있다.
또 원핵세포는 환경변화에 대응하여 유전자 발현을 비교적 쉽게 변화시킬 수 있지만 분화된 진핵세포에서는 특정 유전자가 영구적으로 전환(switching)되어 있는 경우가 많다. 이러한 영구적인 전환은 유전자 소실(gene loss), 유전자 불활성화(gene inactivation), 유전자 증폭(gene amplification) 및 유전자 재배치(gene rearrangement) 등에 의해 일어난다.
또 세포내에서 특정 단백질이 일정한 양이나 비율로 요구될 때 원핵세포에서는 polycistronic mRNA를 생산하여 조절하지만 진핵세포는 monocistronic mRNA를 생산하므로 원핵세포와는 다른 조절방법이 있어야 하는데 커다란 전구체 단백질을 절단해서 활성형 단백질을 생성하는 것이 그 방법 중 하나일 것이다

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유전자 전환,   유전자 발현,   DNA binding,   operon 오페론,   프로모토,   단백질 조합,   유전자 조절,   전사 조절