특정 박테리아는 어떤 작용으로 환경 변화에 따라 유전자 발현을 조절 할 수 있는거죠?
최근 기후 변화로 인한 환경 변화에도 적응하는 미생물의 생존 전략에 관심이 생겼어요. 그래서 박테리아의 유전자 조절이 가능한 이유가 무엇인지 궁금해요.
환경 변화에 따라 필요한 유전자만을 선택적으로 발현시키고 불필요한 유전자의 발현을 억제함으로써, 박테리아는 다양한 환경에서 생존하고 번식할 수 있는 것입니다.
예를 들어, 항생제에 노출된 박테리아는 항생제 내성 유전자를 발현시켜 생존합니다.또 만일 영양분이 부족한 환경에서는 해당 영양분을 획득하기 위한 유전자를 발현시키며 동일한 종의 박테리아라도 서로 다른 환경에 적응하여 다양한 형질을 나타낼 수 있습니다.
그리고 박테리아는 다양한 기작을 통해 유전자 발현을 조절합니다.
프로모터 : RNA 중합효소가 결합하여 전사를 시작하는 DNA 서열입니다. 프로모터의 서열에 따라 전사 효율이 달라집니다.
전사 인자 : 특정 DNA 서열에 결합하여 전사를 활성화하거나 억제하는 단백질입니다.
오페론 : 관련된 여러 유전자가 하나의 프로모터에 의해 조절되는 유전자 집단입니다.
박테리아는 환경 변화에 적응하기 위해 유전자 발현 조절 메커니즘을 활용하며, 주요 작용 방식은 전사 수준의 조절입니다. 환경 신호를 감지하면 감응 단백질(센서 키나아제와 응답 조절자 등)이 활성화되어 특정 유전자의 발현을 증가시키거나 억제합니다. 예를 들어, 오페론 시스템(e.g., 락토오페론)은 환경 내 자원(포도당, 락토스 등)의 이용 가능성에 따라 효소 생산을 조절합니다. 또한, 리보스위치나 작은 RNA(sRNA) 같은 분자가 직접 유전자 발현을 제어하기도 합니다. 이를 통해 박테리아는 대사 효율을 최적화하고 스트레스 조건(온도, pH, 독성 물질 등)에서도 생존할 수 있는 유연성을 확보합니다.
안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 박테리아는 히스톤 유사 단백질(NAPs), 변이 rRNA, UrtR 전사인자 등의 발현 및 조작으로 유전자 발현을 조절합니다. 예를 들어, NAPs는 온도와 같은 외부환경에 발현양이 달라집니다. 감사합니다.