이번 포스트에서는 진핵샐물에서 번역 개시과정이 조절되는 방식들에 대해 알아보자.
일반적으로 진핵생물의 경우 DNA에서부터 단백질이 합성되기까지는 몇 시간이 걸리므로, 아예 단백질을 다 만들고 나서 이 녀석의 활성을 control하는 것보다는(post-translational modification) 그 이전 step에서 control이 이루어지는 편이 더 효율적일 수 있음. (물론 그럼에도 단백질 합성 후 control도 많이 존재함)
일반적으로 translation 수준에서의 control은 대부분 initiation step에서 많이 이루어짐.
phage의 일종인 MS2는 아래와 같은 이차구조를 이루고 있는 mRNA를 가지고 있음.
보면 Coat gene으로부터 만들어진 RNA에 의해 Replicase gene으로부터 만들어진 RNA가 파묻혀있음. 이 때문에 Coat mRNA가 먼저 단백질로 발현되며 쭉 풀리고 나야 비로소 Replicase mRNA가 번역되는 것이 가능함.
이런 식으로 이차구조를 통해 단백질 발현의 순서를 차등적으로 조절할 수 있음.
다음 예시를 살펴보자.
E. coli가 가지는 σ32 factor를 coding하는 mRNA의 경우 아래와 같은 구조를 가지고 있음.
보면 일반적인 온도에서는 위와 같이 stem 부위가 단단히 결합되어 있어 mRNA가 발현되지 못함. 그러다가 만약 heat shock이 유발되면 이 stem이 풀리면서 비로소 σ32 factor를 coding하는 mRNA가 발현되어 결과적으로 σ32 factor가 만들어지게 됨. 이렇게 만들어진 σ32 factor는 heat shock protein의 발현과 밀접하게 관련되어 있음.
2023.08.31 - [전공자를 위한 생물학/분자생물학] - [분자생물학] 8.1 : sigma factor switching
[분자생물학] 8.1 : sigma factor switching
이전 포스트까지는 원핵생물이 operon이라는 system을 이용해서 제한적인 숫자의 gene transcription을 조절하는 것을 보았음. 이번 포스트부터는 원핵생물에서 일어나는 보다 큰 규모의 유전자 발현 조
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위 포스트에서 sigma factor switching과 관련된 내용을 다루고 있으므로 참고할 것.
그 밖에 앞서 transcription에 대해 배울 때 등장했던 (aptamer와 ligand에 의해 구성되는) riboswitch system이 translation의 조절에도 사용될 수 있음. 위 그림 아래를 보면 평소에는 스스로 작은 loop를 형성해 RBS와는 상관없이 존재하던 aptamer 부위가 ligand와 만나게 되면 종전보다 더 거대한 loop로 재형성되면서 RBS(ribosome binding site)까지 가려버리게 되어서 결과적으로 ribosome이 mRNA에 binding하지 못하고 translation이 일어나지 않게 변하는 등의 조절이 일어날 수 있음.
다음 포스트에서는 이번 포스트 내용에 이어 조금 더 구체적인 상황에서의 진핵세포 번역 개시 조절기작들에 대해 살펴보자.