유전자의 발현 조절

1. 서론 생물체의 DNA는 세포구성에 필요한 모든 RNA와 단백질을 암호화하고 있다. 수십억 개로 구성된 인간의 DNA 염기서열을 모두 안다고 해도 하나의 생물체를 재구성할 수는 없다. 생물체를 재구성하기 위해서는 DNA의 염기서열, 즉 유전자의 어떤 요소가 어떻게 이용되는지를 알아야만 한다. 다세포 생물에서 유전자발현은 보다 정교하게 조절된다. 수정란은 배 발생 과정 중에 구조와 기능면에서 매우 다른 수많은 세포로 분화한다. 그러나 이렇게 분화한 많은 세포들이 동일한 게놈을 갖고 있으며, 세포분화는 유전자발현의 변화에 의해서 유도되는 것이다. 수백 종류의 서로 다른 세포들은 세포유형별로 고유한 유전자들을 작동시킴으로써 독특한 기능을 수행한다. 이러한 세포간의 차이는 정교한 유전자발현의 조절에 의해 구별된다. 즉 각 세포들은 그들이 갖고 있는 전체 유전자 중에서 단지 일부 유전자만을 활용한다. 단세포인 박테리아의 구성에 필요한 모든 정보만을 암호화하는 데에도 엄청난 양의 DNA가 필요하며, 다세포생물체의 발생을 조절하기 위해서는 이보다 더 많은 DNA가 필요하다. 문제는 DNA가 접혀지고 응축되어 세포핵 내에서 매우 밀집된 상태로 존재함에도 불구하고 어떻게 쉽게 조절할 수 있는가이다. 진핵세포에서 놀랄 만큼 긴 이중나선의 DNA분자들은 특정단백질과 결합해 응축함으로써, 핵 내에 존재하기에 알맞고 세포분열시 두 개의 딸세포로 정확하게 나누어질 수 있는 염색체를 형성한다. 똑같은 유전정보를 갖고 있는 세포들도 유전자의 활성을 조절하는 기작에 따라 활성이 조절되어 서로 다른 구조와 기능을 갖는 세포로 발달하게 된다. 예를 들어 초파리의 눈에서 수정체로 발달되는 세포는 렌즈단백질을 생산하는 유전자는 발현되지만 다른 유전자들은 발현되지 않는다. 배 발생시 유전자가 어떻게 조절되는가를 밝히는 것은 현대 생물학에 있어서 중요한 도전분야 중 하나이다.이를 밝히기 위한 두 가지 강력한 수단이 있는 데, 재조합 DNA를 이용하는 방법과, 돌연변이를 이용하는 방법이다. …
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