유전자 발현은 특정 유전자에서 암호화 된 정보가 기능성 단백질 또는 RNA 분자를 생성하는데 사용되는 세포 과정이다. 그것은 진핵 생물, 원핵 생물 및 바이러스를 포함한 모든 알려진 생명체에서 발생합니다. 유전자의 mRNA 분자로의 전사 및 기능성 단백질의 폴리 뉴클레오티드 사슬로의 mRNA의 번역은 분자 생물학의 중심 교리로 알려져있다. 유전자 발현은 전사, 전사 후 변형, 번역 및 번역 후 변형과 같은 과정의 다양한 단계에서 조절 될 수있다. 유전자의 미분 발현은 세포가 세포의 기능에 필요한 단백질의 양을 생성 할 수있게한다.
주요 영역이 적용됩니다
1. 유전자 발현이란 무엇입니까
- 정의, 전사, 번역
2. 유전자 발현은 어떻게 조절됩니까
- 진핵 생물 및 원핵 생물의 정의, 규제
주요 용어 :진핵 생물, 유전자 발현, mRNA, 원핵 생물, 단백질, 전사, 번역
유전자 발현이란 무엇입니까
유전자 발현은 유전자 지시가 유전자 생성물을 합성하는 데 사용되는 과정입니다. 일반적으로, 정보는 DNA에서 mRNA로, 단백질로 흐릅니다. 유전자 발현의 두 가지 주요 단계는 전사 및 번역이다. 분자 생물학의 중심 교리는 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1 :분자 생물학의 중심 교리
전사
전사는 유전자의 정보를 새로운 RNA 분자에 복사하는 과정을 말합니다. 그것은 진핵 생물과 원핵 생물 모두에서 유전자 발현의 첫 단계이다. RNA 폴리머 라제는 전사에 관여하는 효소이다. 전사 동안 3 가지 다른 유형의 RNA가 생성됩니다 :메신저 RNA (mRNA), 전이 RNA (TRNA) 및 리보솜 RNA (RRNA). mRNA는 핵에서 세포질로의 유전자 정보를 전달합니다. TRNA는 mRNA와 아미노산 사이의 물리적 연결로서 작용하는 어댑터 RNA이다. rRNA는 리보솜의 필수 부분을 형성합니다. 전사 과정은 도 2에 도시되어있다 .
그림 2 :전사
그러나 일부 바이러스에서 유전자 물질은 부정적인 감각 RNA입니다. 여기서, RNA- 의존성 RNA 중합체는 음성 감각 RNA를 mRNA로 전사한다.
전사 후 변형
전사 후 변형은 1 차 RNA 전 사체를 성숙한 mRNA 분자로 변환하는 과정을 나타냅니다. 그것들은 주로 진핵 생물 유전자 발현에서 발생합니다. 전사에 의해 생성 된 mRNA 분자는 1 차 RNA 전 사체 또는 프리 MRNA로 알려져있다. 5 '캡핑, 폴리아 데 닐화 및 대안 적 스 플라이 싱의 4 단계 동안 성숙한 mRNA 분자를 생성하도록 처리된다. 5 '캡핑 프리 MRNA 분자의 5 '끝에 GTP를 추가하는 것입니다. 폴리아 데 닐화 pre-mRNA 분자의 3 '끝에 폴리 -A 꼬리를 첨가하는 것입니다. 5 '캡과 폴리 -A 꼬리는 모두 mRNA 분자의 분해를 방지합니다. 진핵 생물 유전자는 인트론과 엑손으로 구성됩니다. 유전자의 아미노산 서열에 대해서만 인트론만이 코딩된다. 따라서, RNA 스 플라이 싱 동안 엑손이 제거된다. 대체 스 플라이 싱 상이한 패턴의 인트론을 결합함으로써 여러 폴리펩티드 사슬의 코딩 서열의 생성이다. 진핵 생물 mRNA에서의 전사 후 변형은도 3에 도시되어있다. .
그림 3 :전사 후 변형
대부분의 원핵 생물 유전자는 오페론으로 알려진 클러스터에서 발생합니다. 오페론은 단일 프로모터에 의해 조절되는 여러 기능적 관련 유전자로 구성됩니다. 그들은 여러 기능적 관련 단백질을 합성하는 폴리 시스트로닉 mRNA 분자를 생산하기 위해 전사합니다.
번역
번역은 mRNA 분자에 의해 운반되는 유전자 코드가 디코딩되어 특정 단백질의 폴리펩티드 사슬을 생성하는 과정을 나타냅니다. 그것은 리보솜에 의해 세포질에서 발생합니다. 3 개의 아미노산 시스템은 폴리펩티드 사슬에서 각각의 아미노산의 측정에 관여한다. 아미노산을 나타내는 mRNA의 3 개의 뉴클레오티드를 코돈으로 알려져있다. 완전한 코돈 시스템은 유전자 코드로 알려져 있습니다. 상이한 TRNA 분자는 mRNA에서 각각의 코돈에 고정되는 안티 코돈을 함유한다. 따라서, 이들은 폴리펩티드 사슬의 합성을 위해 상응하는 아미노산을 운반한다. 번역은 그림 4에 나와 있습니다.
그림 4 :번역
번역 후 변형
번역 후 변형은 기능성 단백질의 폴리펩티드 사슬의 공유 및 효소 변형입니다. 기능성 단백질을 생산하기 위해 상이한 다당류, 지질 또는 무기 그룹이 첨가된다. 이러한 변형은 글리코 실화, 인산화, 황화 등으로 알려져 있습니다. 단백질의 기능을 조절하기 위해 다른 보조 인자를 첨가 할 수 있습니다. 인슐린 단백질의 번역 후 변형은도 5 에 도시되어있다. .
그림 5 :번역 후 수정
유전자 발현은 어떻게 조절됩니까
세포는 유전자 발현을 조절하여 세포 내부에서 생성 된 단백질의 수를 증가 시키거나 감소시킵니다. 진핵 생물에서, 전사, 전사 후 변형, 번역 및 번역 후 변형과 같은 다양한 유전자 발현 단계를 통해 달성 될 수있다. 그러나, 원핵 생물에서, 유전자 발현의 조절은 유전자 발현의 개시 동안 달성된다.
결론
세포 내부의 기능성 단백질의 생산은 게놈에서 유전자의 발현을 통해 달성됩니다. 유전자 발현의 두 가지 주요 단계는 진핵 생물, 원핵 생물 및 바이러스를 포함한 모든 종류의 살아있는 유기체에서 전사 및 번역이다. 전사는 유전자의 뉴클레오티드 서열에 기초한 mRNA 분자의 생성이다. 번역은 mRNA 분자의 코돈 서열에 기초한 폴리펩티드 사슬의 생성이다. 진핵 생물에서, 유전자 발현은 전사 및 번역 수준 모두에서 조절 될 수있다. 그러나, 원핵 생물에서의 유전자 발현은 전사 개시 동안 조절된다.
.참조 :
1.“10.3.1 유전자 발현 및 단백질 합성.” 활동 중의 식물 , 여기에서 사용할 수 있습니다.
이미지 제공 :
1. En.wikipedia (CC By-SA 3.0)의 Dhorspool에 의한“효소를 이용한 분자 생화학의 중심 교리”Commons Wikimedia
2.“전사 과정 (13080846733)을 통한 전사 (13080846733)”유전체학 교육 프로그램-전사 과정 (2.0)의 과정 WIKIMEDIA
4.“0324 DNA 번역 및 코돈”OpenStax-(CC By 4.0) Commons Wikimedia
5를 통한 "0324 DNA 번역 및 코돈".
