유전자 전사시 인핸서 서열은 멀리 떨어져 있는데 어떻게 발현에 영향을 미칠 수 있나요?
안녕하세요. 유전자 전사 시에 전사 활성자인 특수 전사인자가 결합하여 전사를 활성화 시킬 수 있는 인핸서 서열은 멀리 떨어져 있는데 어떻게 발현에 영향을 미칠 수 있나요?
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
인핸서는 DNA가 3차원적으로 루프구조를 형성할수 있기때문에 수천염기이상 떨어져있어도 프로모터와 물리적으로 가까워질 수 있습니다. 이렇게 접촉한 인핸서에 결합한 전사인자와 매개체 복합체는 RNA중합효소2의 안정적인 결합과 활성화를 도와서 먼거리에서도 전사 효율을 높이는 역할을 하게됩니다.
감사합니다.
유전자 전사 과정에서 멀리 떨어진 인핸서 서열이 유전자 발현에 영향을 미치는 이유는 DNA 루핑 현상 때문입니다.
인핸서에 결합한 전사 활성자 단백질은 DNA를 구부려 프로모터 영역에 결합한 RNA 중합효소 및 기본 전사 인자들과 물리적으로 가까워집니다.
이처럼 DNA가 고리 모양으로 구부러지면서, 인핸서에 있는 복합체와 프로모터에 있는 전사 개시 복합체 사이의 직접적인 상호작용이 가능해집니다. 이런 상호작용은 전사 개시 복합체를 안정화시키고, RNA 중합효소의 활성을 촉진하여 전사 효율을 높이게 되고, 이 과정에서 보조 활성자와 같은 추가 단백질이 관여하여, 크로마틴 구조를 느슨하게 만드는 등 전사 활성화를 돕게 됩니다.
결국, 인핸서는 공간적으로는 멀지만 아이러니하게 물리적으로는 가까워져 유전자 발현을 조절하게 되는 것입니다.
안녕하세요. 말씀해주신 것과 같이 유전자 전사에서 인핸서서열은 특정 유전자의 프로모터와 수천에서 수십만 염기쌍 떨어져 있어도 발현을 조절할 수 있는데, 이는 DNA가 단순히 일자로 펼쳐진 구조가 아니라 고차원적으로 3차원 접힘 구조를 이루고 있기 때문입니다. 인핸서 서열에는 전사 활성화 단백질과 같은 특수 전사인자가 결합하는데요, 전사인자가 인핸서에 결합하면, DNA가 루프구조를 형성하여 멀리 떨어져 있는 인핸서가 프로모터와 실제 공간상에서 가까워지게 됩니다. 이때 인핸서에 결합한 전사인자들은 매개체 단백질 복합체나 크로마틴 구조를 조절하는 단백질을 동원하여, RNA 중합효소 II와 프로모터에 결합한 기본 전사인자들과 상호작용하게 합니다. 또한 이 상호작용은 RNA 중합효소 II가 프로모터에서 안정적으로 결합하고 전사를 개시하도록 돕는데요 이와 함께 히스톤 아세틸화 같은 크로마틴 변형을 유도하여 DNA가 더 풀려 전사 효율이 높아지게 합니다. 감사합니다.
멀리 떨어진 인핸서 서열은 디엔에이 분자가 물리적으로 휘어지는 삼차원적 구조 변화를 통해 유전자 발현에 영향을 미칩니다. 인핸서에 결합한 활성인자라는 단백질이 디엔에이 루프를 형성하여 목표 유전자의 프로모터 근처로 이동하게 되며, 이 과정에서 매개복합체라는 다른 단백질 복합체가 활성인자와 프로모터의 전사기구를 연결하는 다리 역할을 합니다. 이렇게 형성된 거대한 단백질 복합체는 알엔에이 중합효소의 전사 개시를 촉진하거나 안정화시켜 유전자의 전사 효율을 높이게 됩니다.