[생화학개론]원핵생물의 유전자 발현 조절 2부

1. 억제인자에 의한 유전자 발현의 조절

1) 억제인자 : RNA 중합효소가 프로모터에 결합하는 것을 방해, 억제인자가 결합하는 DNA 배열을 작동부위(operator)라고 한다. 억제인자는 효과기(effector)에 의해 조절된다.

효과기 : 다음의 두 종류가 있다.

∙ 유도물질(inducer) : 억제인자와 결합하여 구조변형을 통해 작동부위와의 결합력을 약화시킨다. Lac 오페론에서 젓당 혹은 젖당 대사 산물인 알로락토스가 유도물질이 된다.

∙ 보조억제인자(corepressor) : 억제인자에 결합하여 전사억제를 강화시킨다. Trp오페론에서 트립토판이 보조억제인자가 된다.

2. 활성인자에 의한 유전자 발현의 조절
1) 활성인자(activator)

RNA 중합효소가 쉽게 프로모터와 결합하게 하여 전사를 촉진한다. 단백질은 RNA 중합효소 자체가 프로모터를 잘 인지하지 못하는 경우에 작용한다. 프로모터 인접 DNA에 결합하는 단백질이 RNA 중합효소와 접촉함으로써 거의 기능을 보이지 못하는 프로모터라도 완전한 전사기능을 가질 수 있다. 활성인자가 결합하는 DNA 부위를 조절부위(reguratory region)이라고 한다.

활성인자 단백질이 DNA에 결합하는 능력은 다른 분자와의 상호작용에 의해 조절된다.

예를 들면 박테리아 활성인자 단백질인 CAP는 cAMP 농도가 증가하면 발현이 증가한다. 박테리아에서 cAMP 농도 증가는 주 탄소원인 포도당을 더 이상 사용할 수 없다는 신호이며, 이에 따라 결과적으로 다른 당을 분해할 수 있는 효소가 만들어지게 된다. 또한 Ara 오페론에서 AraC 단백질이 있고, 대사물질 활성인자 단백질(catabolic activator protein:CAP)도 활성인자로 여러 종류의 오페론을 활성화 시킨다. 이들 활성인자는 DNA에 결합할 때 이량체(dimer)로 결합하여 3차구조를 형성하게 된다.

세균의 어떤 대사관련 유전자는 오페론의 배열을 취하지 않고 여러 부위로 관련 유전자들이 흩어져 있는 경우가 있다. 예를 들어 대장균의 아르기닌 합성 관련 유전자들인 arg 유전자들이 있으며 이들 유전자들은 하나의 억제 인자에 의해 전사가 억제된다(억제인자에 대한 결합부위가 잘 보존되어 있기 때문일것이다.). 이런 경우의 유전자를 레귤론(regulon)이라고 한다.

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