[유전학] 8.3 : transcription control (전사 조절) - 1

 

 

이번 포스트에서는 transcription(전사) 수준에서 일어나는 조절 과정에 대해 알아보자.

 

 

 

 

 

 

위 그림은 eukaryote가 가지고 있는 beta-globin gene의 구조를 나타내주고 있음. 이 중 GC box, CAAT box와 같은 부분은 proximal control element(enhancer)로, 이 서열들은 cis-acting factor, 그 중에서도 gene-specific한 factor에 해당함.

 

 

한편 그 뒤쪽에 존재하는 TATA box는 core promoter로 불리며, 이 box는 gene에 상관없이 거의 동일하며 이곳에 RNA polymerase가 붙게 됨.

 

 

일반적으로 proximal control element와 core promoter를 합쳐서 promoter라고 부름.

 

 

 

그렇다면 이러한 region들은 어떻게 찾을 수 있었을까.

 

 

 

 

이 때 사용 가능한 대표적인 방법 중 하나가 바로 위 그림에 나타나 있는 reporter assay임. (이 assay는 promoter analysis라고도 불림) reporter assay를 이용하면 gene의 transcriptional activity를 측정할 수 있음. (참고로 이 assay는 gene 발현이 promoter에 의해 전적으로 조절된다는 가정 하에 수행할 수 있음)

 

 

 

reporter assay 중 대표적으로 사용되는 방식이 바로 luciferase reporter assay임. 이 과정을 간단히 알아보자. 우선 처음으로 관심있는 gene의 promoter를 때어내서 plasmid에 삽입함. 이후 promoter가 1~n까지 존재한다고 할 때 1~n 부위 각각을 하나하나 특이적으로 mutation시켜봄.

 

그 다음에 이 promoter 뒤에 luciferase를 encoding하는 gene을 삽입한 다음 plasmid를 E. coli에 transformation시킴. 이후 luciferase에 의한 light이 방출되는지를 확인함. 그럴 시 promoter의 어떤 부위가 특별히 gene transcription에 중요한지를 확인할 수 있음.

 

 

 

 

 

실제로는 위와 같이 각 결과를 비교하여서 blue light 방출이 적게 되는 부분을 확인할 수 있음. 이 때 다양한 promoter에 대해 이런 결과를 모을 시 TATA box 부근의 mutation은 common하게 gene expression을 저하시킨 반면 GC box나 CAAT box는 몇몇 promoter에서만 gene expression을 저하시키는 돌연변이였음을 확인 가능함.

 

이를 바탕으로 proximal control element와 core promoter를 구분해낼 수 있음.

 

 

 

 

 

 

그 밖에 위 그림과 같이 GFP gene을 삽입해서 비슷한 방식의 reporter assay를 수행할 수도 있음.

 

 

 

다음으로 enhancer와 silencer에 대해 알아보자.

 

 

 

 

enhancer는 eukaryote에서 매우 흔하게 발견되는 반면 silenter는 매우 희귀하게 발견되고, 그러다 보니 silencer에 붙는 repressor도 매우 희귀하게 발견됨. 이름에서도 알 수 있는 것처럼 enhancer는 positive control에 관여하고 silencer는 negative control에 관여함.

 

 

 

enhancer와 silencer는 upstream(gene 앞), downstream(gene 뒤), 혹은 intron 내부에 다 존재할 수 있으며, orientation independent한 manner로 작동함. 그리고 당연히 이들 둘 다 DNA region이므로 cis-acting factor의 일종임.

 

 

 

 

다음 포스트에서는 이어서 transcription factor(전사인자)에 대해 알아보자.