유전자는 어떤 식으로 발현이 되고 조절이 되나요?
안녕하세요
유전자 발현은 단순히 유전 정보가 단백질로 전환되는 과정을 넘어 생명체의 모든 기능을 조절하는 핵심적인 메커니즘인데요 어떤 식으로 발현이 되고 조절이 되는 건가요?
유전자 발현은 우리 몸 안에 담긴 유전 정보인 DNA가 특정 단백질을 만들어내는 과정입니다. 이 단백질들은 우리 몸의 모든 기능을 수행하는 데 필수적인 역할을 하죠.
그리고 유전자 조절은 이러한 발현 과정을 조절하여 필요한 시기에, 필요한 양만큼의 단백질이 만들어지도록 하는 과정입니다. 모든 유전자가 항상 활발하게 작동하는 것이 아니라, 세포의 종류, 환경, 발달 단계 등에 따라 다르게 조절되는 것입니다.
유전자 발현 과정은 전사, 번역을 거치게 됩니다.
전사는 DNA의 특정 부분이 RNA라는 분자로 복사됩니다. 이 RNA를 메신저 RNA(mRNA)라고 합니다.
그리고 번역은 mRNA의 정보를 바탕으로 리보솜이라는 세포 소기관에서 아미노산이 연결되어 단백질이 합성하는 과정입니다.
유전자 조절은 크게 전사 단계와 전사 후 단계에서 이루어집니다.
전사 인자는 DNA에 특정 부위에 결합하여 전사를 촉진하거나 억제하는 단백질이며 후성유전학적 조절이란 DNA에 메틸기 등이 붙어 유전자 발현을 조절하는 현상입니다. DNA가 감겨 있는 단백질 복합체의 구조가 변화하여 접근성이 달라지면서 전사가 조절됩니다.
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
유전자의 발현은 기본적으로 DNA > mRNA > 단백질 순으로 발현됩니다.
DNA의 정보를 RNA형태로 복사하는 것을 '전사'라고 하며
이 RNA를 이용해 리보솜에서 단백질을 합성하는 것을 '번역'이라고 합니다.
DNA는 단백질을 암호화하는 부분도 있지만 그렇지 않은 부분도 가집니다.
그래서 기능하는 단백질을 생성하려면 가공이 필요합니다.
DNA는 수정할 수 없기 때문에 DNA에서 전사된 mRNA를 가공합니다.
RNA에서 단백질 번역에 필요 없는 부분은 제거되고 필요한 부분끼리 다시 연결합니다.
그리고 이렇게 단백질을 암호화하는 부분만 남은 mRNA는 리보솜에서 단백질을 합성하기 위한 틀로 사용됩니다.
단백질이 항상 동일한 양으로 발현되는 것은 아닙니다. 여러가지 매커니즘으로 단백질의 발현양은 늘어나거나 줄어드는 방식으로 조절됩니다. 앞서 말씀드린 전사과정과 번역과정 모두에서 여러가지 조절 매커니즘이 있으며 그 외의 과정에서도 여러 매커니즘이 있습니다.
DNA에 특정 전사 인자가 붙어 전사를 촉진할 수 있습니다. 이 경우 더 많은 전사된 mRNA가 만들어지며 단백질 발현양이 늘어납니다. 여러가지 호르몬이 수용체에 결합했을때 전사인자로 작용하는 경우가 많습니다.
DNA는 평소 히스톤단백질과 결합하고 있는데 히스톤단백질이 아세틸화 되거나 하면 DNA가 풀려서 mRNA를 전사하는 효소들이 더 쉽게 결합하여 전사가 촉진됩니다.
mRNA의 안정성이 단백질 번역에 영향을 주기도 합니다. 시간이 지나면 mRNA는 분해되는데 mRNA가 안정적인 구조라면 더 오래 남아서 더 오래 단백질 번역에 사용될 수 있습니다.
DNA에 전사 억제인자가 결합하면 전사가 차단되어 단백질 발현이 감소합니다. 여러가지 호르몬이나 물질이 억제인자로 작용할 수 있습니다.
mRNA외에도 여러가지 기능을 하는 다른 RNA들이 있습니다.
miRNA나 siRNA는 단백질을 암호화하지는 않지만 마치 효소처럼 작용할 수 있습니다.
이들은 mRNA를 분해할 수 있어 mRNA를 분해해 단백질 발현을 감소시킵니다.
DNA에 메틸기가 붙어 메틸화 될 수 있습니다.
이 경우 DNA에 전사를 진행하는 효소가 결합할 수 없어 해당 유전자 발현이 억제됩니다.
안녕하세요. 홍성택 전문가입니다.
유전자 발현은 주로 전사와 번역의 두 단계로 이루어집니다.
1. 전사: DNA의 특정 부분이 RNA로 복사됩니다. 이 과정은 전사 인자와 RNA 중합효소의 도움을 받아 이루어집니다. 전사 인자는 유전자에 결합하여 전사를 촉진하거나 억제합니다.
2. 번역: 생성된 mRNA가 리보솜에서 단백질로 변환됩니다. tRNA가 아미노산을 운반하여 mRNA의 코돈에 맞춰 단백질 사슬을 형성합니다.
유전자 발현 조절은 여러 단계에서 이루어지며, 전사 조절, RNA 가공, 번역 조절, 단백질 분해 등이 포함됩니다. 환경적 요인, 세포 신호, 그리고 유전자 간의 상호작용이 발현 조절에 중요한 역할을 합니다.
안녕하세요. 박온 전문가입니다.
안녕하세요! 유전자 발현은 유전자 정보가 단백질로 변하는 과정이에요. 이 과정을 쉽게 설명드리면.
1. 전사 (Transcription): 유전자의 정보가 RNA라는 중간 물질로 복사됩니다. 이 과정은 세포의 핵에서 일어나요.
2. 번역 (Translation): RNA가 단백질로 변환됩니다. 이 과정은 세포질의 리보솜에서 일어나요.
유전자 발현은 조절이 필요합니다. 조절은 다음과 같은 방법으로 이루어집니다:
- 프로모터와 인핸서: 유전자가 얼마나 많이 발현될지 결정하는 DNA의 특정 부분이 있어요. 프로모터는 전사를 시작하게 하고, 인핸서는 발현을 더 강하게 도와줍니다.
- 전사 인자: 특정 단백질이 유전자의 전사를 조절해요. 이 단백질들이 유전자에 결합하거나 떨어져 나가면서 발현을 조절합니다.
- RNA 가공: RNA가 단백질로 번역되기 전에 다양한 방법으로 가공될 수 있어요. 이는 발현의 최종 양과 종류를 결정합니다.
이런식으로 유전자 발현과 조절을 통해 생명체의 다양한 기능과 특성이 조절됩니다.
안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 유전자(DNA)는 기본적으로 결식, 증폭, 재배열 등을 통해 발현이 조절될 수 있습니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김경태 전문가입니다.
특정 부분이 RNA로 복사되는 과정이에요. 이때 RNA 중합효소가 DNA의 염기서열을 읽고, 상보적인 RNA 염기서열을 생성해요. 주로 메신저 RNA 형태로 전사됩니다.
생성된 mRNA는 리보솜에 의해 읽혀지고, 그 정보에 따라 아미노산이 연결되어 단백질이 형성돼요. 이 과정에서 전사 후 수정도 일어날 수 있어요.
안녕하세요. 오현수 전문가입니다.
전사(transcription), 번역(translation) 과정에서, 이에 관여하는 전사인자, 번역에 관여하는 단백질, 유전자 구조적 특징 등에 의해, 양을 조절되어질수 있습니다.
유전자 발현은 DNA에서 RNA로 전사된 후, 그 RNA가 단백질로 번역되는 과정으로 이루어집니다. 먼저, 전사 단계에서 RNA 중합효소가 DNA의 특정 유전자를 읽어 mRNA를 생성하고, 이 mRNA는 세포질로 이동해 리보솜에서 단백질로 번역됩니다. 유전자 조절은 주로 전사 단계에서 이루어지며, 전사인자나 억제자가 프로모터에 결합해 발현을 촉진하거나 억제합니다. 또한, mRNA의 안정성, 번역 효율, 단백질의 분해 등 다양한 수준에서 발현 조절이 이루어집니다.