3-6. 젖당 오페론(Lac Operon) - ② 오페론 돌연변이 Feat. 조절유전자, 프로모터, 작동부위, 구조유전자 돌연변이
안녕하세요. 텔로머라제의 모든 것을 알려드리는 텔로머라제 홍보대사입니다.
텔로미어란?
염색체 끝 부분에 붙어있는 반복 염기서열로,
염색체의 손상을 막아주는 역할을 함
텔로머라제란?
텔로미어가 손상되면 복구, 생성해주는 효소
노화를 방지하는 효소
이전 포스트에서는 오페론(Operon)이 무엇인지에 대해 설명드렸습니다. 오페론을 구성하는 프로모터, 작동부위, 구조유전자가 어떤 역할을 하는지, 그리고 오페론을 구성하지는 않지만 중요한 역할을 하는 조절유전자가 어떤 작용을 하는지에 대해 설명드렸는데요.
이렇게 중요한 역할을 하는 오페론도 DNA이기 때문에 충분히 돌연변이가 일어날 수 있습니다. 각 부위마다 생기는 돌연변이에 따라 그 특성도 다른데요. 이번 포스트에서는 조절유전자, 프로모터, 작동부위, 구조유전자 각각에 생기는 돌연변이에 대해 자세하고 쉽게 설명드리겠습니다.
● 조절유전자 돌연변이
우선 조절유전자 돌연변이부터 설명드리겠습니다. 조절유전자는 오페론에 해당되지는 않지만, 억제 단백질을 만들어낸다는 점에서 중요한 역할을 수행합니다. 이 때문에 조절유전자에 돌연변이가 생기면 오페론 전체에도 영향을 끼치는 것이죠.
조절유전자 : 억제 단백질 생성
조절유전자 돌연변이에는
① 억제 단백질을 만들지 않는 경우
② '작동부위 결합부위' 에 이상이 있는 억제 단백질을 만드는 경우
③ '젖당 결합부위' 에 이상이 있는 억제 단백질을 만드는 경우
이렇게 3 종류가 있습니다.
지금부터 위 그림에 대해 자세하게 설명드리겠습니다. 오페론에 대한 기초적인 내용을 숙지하지 못하시면 이해가 힘드니, 이전에 올린 오페론 설명 포스트를 한 번 보고 오시는 것을 추천드립니다. 맨 아래에 링크 달아두었습니다.
1. 정상인 경우
① 젖당이 없는 경우
- 조절유전자에서 만들어진 억제 단백질이 작동부위에 결합한다.
- RNA 중합효소가 프로모터에 결합하지 못해 구조유전자 전사가 이뤄지지 않는다.
- 젖당 분해 효소는 합성되지 않는다.
② 젖당이 있는 경우
- 조절유전자에서 만들어진 억제 단백질에 젖당이 결합한다.
- 젖당 결합으로 인해 억제 단백질의 '작동부위 결합부위'가 변성된다.
- 억제 단백질이 작동부위에 결합하지 못한다.
- RNA 중합효소가 프로모터에 결합해 구조유전자 전사가 이뤄진다.
- 젖당 분해 효소가 합성된다.
2-1. 조절유전자에서 억제 단백질을 합성하지 못하는 돌연변이
조절유전자에서 억제 단백질을 합성하지 못하면, 젖당 분해효소는 젖당의 유무에 관계없이 항상 합성됩니다. 젖당 분해효소 합성을 억제하는 단백질이 만들어지지 않기 때문이죠.
-> 젖당의 유무와 관계 없이 젖당 분해효소 합성
2-2. 조절유전자에서 '작동부위에 이상이 있는 억제 단백질'을 합성하는 돌연변이
작동부위에 이상이 있는 억제 단백질은 작동부위에 결합하지 못합니다. 젖당의 유무에 상관 없이 작동부위에 결합하지 못하는 것이죠. 이 때문에 RNA 중합효소는 항상 프로모터에 결합할 수 있습니다.
RNA 중합효소의 프로모터 결합으로 구조유전자 전사는 이뤄지고, 젖당 분해효소는 젖당의 유무에 상관없이 항상 합성됩니다.
-> 젖당의 유무와 관계 없이 젖당 분해효소 합성
2-3. 조절유전자에서 '젖당 결합부위에 이상이 있는 억제 단백질' 을 합성하는 돌연변이
젖당 결합부위에 이상이 있는 억제 단백질은 젖당의 유무에 관계없이 젖당과 결합하지 못합니다. 즉, 젖당 결합으로 인해 '작동부위 결합부위'가 변성될 일이 없는 것이죠.
이는 억제 단백질이 항상 작동부위와 결합한다는 것을 의미하며, 이로 인해 RNA 중합효소가 프로모터에 결합하지 못해 구조유전자 전사는 일어나지 않습니다. 젖당 분해효소가 합성되지 않는다는 것이죠.
즉, 젖당의 유무에 관계없이, '젖당 결합부위에 이상이 있는 억제 단백질'은 젖당 분해효소를 합성하지 못합니다.
-> 젖당의 유무와 관계 없이 젖당 분해효소 합성 X
내용을 잘 이해하셨으면 위 문제를 푸는데 어려움이 없을 것 같은데요. 한 번 생각해보시고 아래로 내리시기 바랍니다.
답 : 젖당 결합부위에 이상이 있는 돌연변이, 작동부위 결합부위에는 이상이 없다.
젖당 오페론 돌연변이 중 이 조절유전자 돌연변이가 가장 헷갈린데요. 위 설명을 반복해서 읽으면서 이해하시길 바랍니다. 절대 암기하지 마시고 이해하세요.
● 나머지 돌연변이
조절유전자 돌연변이 외의 프로모터, 작동부위, 구조유전자 돌연변이는 경우의 수가 1개 뿐이어서 매우 쉽습니다.
프로모터에 돌연변이가 생긴 경우에는 프로모터에 RNA 중합효소가 결합하지 못합니다. 이 때문에 구조유전자 전사가 이뤄지지 않아 젖당 분해효소가 합성되지 않는 것이죠.
즉, 젖당 유무에 관계없이 프로모터에 돌연변이가 생기면 젖당분해효소는 합성되지 않습니다.
작동부위에 돌연변이가 생긴 경우에는 억제 단백질이 작동부위에 결합하지 못합니다. 젖당의 유무에 상관없이 RNA 중합효소가 프로모터에 결합할 수 있는 것이죠. 이 때문에 구조유전자 전사는 항상 이뤄져 젖당 분해효소가 합성됩니다.
즉, 젖당의 유무에 상관없이 항상 젖당 분해효소가 합성됩니다.
구조유전자에 돌연변이가 생긴 경우가 가장 쉬운데요. 젖당 분해효소를 합성하는 구조유전자에 이상이 생긴 것이어서, 젖당 분해효소는 합성되지 않습니다.
구조유전자 돌연변이 -> 젖당 유무에 관계없이 젖당 분해효소 합성 X
● 마무리
이번 포스트에서는 '젖당 오페론 돌연변이'에 대해 설명드렸습니다. 조절유전자, 프로모터, 작동부위, 구조유전자 돌연변이 각각에 대해 설명드렸는데요. 조절유전자 돌연변이가 가장 헷갈리니 여러 번 읽으시면서 이해하시길 바랍니다.
이 블로그에서는 텔로미어(Telomere)와 텔로머라제(Telomerase)에 대해 중점적으로 다루고 있습니다. 텔로미어는 염색체 양 끝에 위치한 DNA구조인데요. 세포가 분열할 때마다 염색체 양 끝단인 텔로미어 길이가 짧아집니다. 텔로미어가 더 이상 분열할 수 없을 정도로 짧아지면 분열을 멈춥니다. 세포의 노화가 시작되는 것이죠.
텔로머라제는 이를 방지해 세포 노화를 억제하는 역할을 합니다. 최근 논문들에서는 텔로머라제가 텔로미어 길이 연장 뿐 아니라 다양한 면역 반응에도 관여한다고 하는데요.
텔로머라제에 대한 자세한 내용은 '관련 논문 카테고리'에 올릴 예정이니, 한 번 보시길 바랍니다.
글 마지막 부분에 전체 영상 보실 수 있게 링크 걸어두었으니 더 관심있으시면 한번 보시는 것을 추천드립니다.
※동영상 출처
채널명: 계숙 샘
동영상제목: [생명과학2] 2단원 2- 6차시 오페론의 돌연변이 a mutant in operon
