[생화학]유전자 발현의 조절

소개

생물체가 살아남기 위해서는 환경의 변화에 적응해야 한다. 환경변화에 적응하기 위해 생명체는 특정 유전자의 발현을 변화시켜 합성되는 단백질을 적절하게 조절함으로써 생존할 수 있다는 생화학적 원리에 대해 이해하는 레포트 입니다.

목차

유전자 발현의 조절
1. 유전자의 선별적 발현
(1) 세포는 자신의 유전자발현을 조절한다.
(2) 전사단계의 조절

원핵생물의 유전자 발현 조절
1. 세균의 오페론
(1) 억제인자에 의한 유전자발현의 조절
(2) 활성인자에의한 유전자발현 조절
2. 원핵생물에 존재하는 오페론
(1) Lac operon : 1961년 Francois Jacob & Jacques Monod
(2) Trp-operon에 의한 발현조절기작
(3) Ara Operon
3. 전사 조절 물질
4. 전사조절 단백질들의 활성 조절
5. 테리오파지 람다의 유전자 발현 조절
6. 번역 단계에서의 유전자 발현 조절

진핵생물의 유전자 발현 조절
1. 진핵생물의 전사개시는 박테리아와 네 가지 면에서 다르다.
2. RNA 중합효소와 보편전사인자
(1) 보편전사인자
(2) 보편전사인자와 RNA polymerase II가 프로모터에 결합하는 과정
3. 유전자 조절단백질의 결합부위
(1) enhancer
(2) 유전자 조절단백질
(3) 박테리아와 진핵생물의 유전자 조절의 도식적 비교
4. 뉴클레오솜에 응축된 프로모터
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
9. 진핵생물의 세포분화와 복제
(1) 특성화된 세포들도 모든 유전적 잠재능력을 가지고 있다
(2) 현상의 이해
(3) 분화된 세포는 특수한 유전자만 발현된 것이다.
(4) DNA의 포장상태가 유전자 발현에 영향을 미친다.

진핵생물의 유전자 조절기구
1. 전사 단계에서의 유전자 발현 조절
2. 수준에서의 유전자 발현 조절
(1) DNA의 결실, 증폭, 재배열 등을 통해 유전자 발현이 조절될 수 있다.
3. 전사후 단계에서의 유전자 발현 조절
(1) 진핵생물의 RNA는 두 가지 이상의 방법으로 스플라이싱이 일어난다

§ Regulation of Transcription in Eukaryotes

■ 참고문헌

본문내용

발생이 진행됨에 따라 근육, 신경, 혈구세포 등과 같이 서로 다른 다양한 세포 유형이 많들어 지게 되는데 이 과정을 분화라고 한다. 분화(differentiation)는 세포유형별로 각각 다른 유전자를 발현시켜 서로 다른 다양한 종류의 RNA와 단백질을 만들어 축적하기 때문에 일어난다. 그렇다면 세포들이 어떻게 수천 개의 유전자 중에서 특정 유전자만을 단백질로 발현시키는가?
똑같은 유전정보를 갖고 있는 세포들도 유전자의 활성을 조절하는 기작에 따라 활성이 조절되어 서로 다른 구조와 기능을 갖는 세포로 발달하게 된다. 예를 들면 초파리의 눈에서 수정체로 발달되는 세포는 렌즈단백질을 생산하는 유전자는 발현되지만 다른 유전자들은 발현되지 않는다. 그래서 유전자 발현(gene expression)이란 유전자가 RNA로 전사되고 다시 단백질로 번역되는 과정을 말한다. 유전자 발현은 정확하게 조절되어 외부조건의 변화에 신속하게 대응하거나 개체 유지에 필요한 발생과정과 분화과정이 조화롭게 일어날 수 있다. 유전자 발현의 조절은 다양한 기작에 의해 일어난다.

세포는 DNA 염기서열 자체를 변화시키지 않은 상태에서 유전자발현을 조절한다. 이와 같은 사실은 어떻게 증명될 수 있는가?
§ 가정 만약 발생이 진행되는 동안 근육으로 될 세포와, 표피로 될 세포에서 DNA에 비가역적 변화가 있었다면, 분환 된 이 두가지 세포의 DNA는 서로 다른 염기서열을 가지고 있게 되며, 또한 완전한 성체를 구성하기 위한 능력을 갖지 못했을 것이다.
§ 실험 핵이 제거된 개구리 난자에 표피세포로부터 추출한 핵을 주입하였더니, 정상적인 발생이 진행되었다.
§ 결론 표피세포의 핵에는 정상적인 발생에 필요한 DNA 염기서열 모두가 온전하게 보존되어 있음을 시사한다.
하나의 생물체에서 다양한 세포유형이 나타나는 이유는 각각의 세포가 서로 다른 유전자를 갖고 있어서가 아니라 단지 유전자의 다른 부분을 발현시키기 때문이다.

참고자료

· • Lehninger`s Principles Of Biochemistry 4Th,『Regulation of Gene Expression』, p1082～1116
· • Biochemistry : The Molecular Basis Of Life 3Rd, McKee-McKee, p643～655
· • Life : The Science of Biology 2nd, p269～277
· • Biochemistry 5th, Lubert Stryer,『Chapter 31』