놀면서 공부하기

이번 포스트에서는 lac operon에 못지않게 유명한 trp operon(트립토판 오페론)에 대해 알아보도록 하자. trp operon에는 E. coli가 tryptophan을 합성할 때 필요한 5개의 효소반응에서의 효소를 암호화하고 있는 gene들이 포함되어 있음. 위 그림에는 trp operon의 구조가 나타나 있음. 보면 trpE, trpD, trpC, trpB, trpA가 operon 내에서 연속적으 나열되어 있는 것을 알 수 있음. 이 operon은 tryptophan이 있으면 off, tryptophan이 없으면 on되는 식으로 작동함. (lac operon에서와는 반대양상) 위 그림은 trp operon의 구조를 조금 더 상세하게 나타내주고 있으므로 참고할 것. 우선 tryptophan이 ..

이번 포스트에서는 저번 포스트에 이어 젖당 오페론에 대해 본격적으로 알아보자. operon은 일종의 세균에서의 유전자 발현 단위로, operon 내부에는 같이 regulation되고 같이 expression되는 gene group들이 다 포함되어 있음. 이 때 gene group 내의 여러 gene들은 한 번에 전사되며 보통 같은 반응에 관여된 gene들이 모여있는 경우가 많음. (이러한 특징을 polycistronic하다고 함) 이러한 operon은 일반적으로 원핵생물에서만 관찰됨. 위 그림은 lac operon의 구조를 보여주고 있음. 이 때 앞쪽에 존재하는 lacI는 repressor gene이며, 이 부분은 항상 발현되고 그 결과 lac repressor도 항상 존재하고 있음. (이 때 lac r..

이번 포스트에서는 세균에서 흔히 관찰되는 오페론 중에서도 특히나 많은 연구가 이루어진 lac operon(젖당 오페론)의 발견 과정에서 수행된 역사적인 실험들에 대해 알아보자. 위 그림에는 배양되고 있는 E. coli(대장균)의 모습이 나타나 있음. 참고로 E. coli는 colony(콜로니) 크기가 특정 수준 이상으로 커지지 못하고 위 그림 오른쪽과 같은 상태로 남아있는데, 이는 한 colony 내에서 쓸 수 있는 양분을 다 써버렸기 때문임. 일반적으로 E. coli는 glucose(포도당)를 제일 좋아함. 따라서 glucose를 만드는 효소는 E. coli 내에 항상 발현되고 있음. 그런데, glucose가 부족한 환경에 처하게 되면 E. coli는 lactose(젖당)를 양분으로 사용하게 됨. 이 ..

이번 포스트에서는 유전자 발현과 관련한 기본적인 내용들에 대해 알아보도록 하자. 사람이 가지고 있는 gene의 개수는 대략 30,000여개 정도임. 이 때 gene이란 protein을 encoding(암호화)하고 있는 실체를 의미함. 이 gene들이 위와 같이 23쌍의 chromosome에 분포하고 있는 것. (즉, gene은 DNA 서열의 일부라고 볼 수 있음) 참고로 C. elegans의 gene 갯수는 20,000개임. 이 때 DNA→RNA→protein의 과정을 거쳐 DNA 서열로부터 protein이 만들어지면 이를 expression(발현)되었다고 표현함. 그렇다면 유전학은 어떤 학문인가. 간단히 말해 유전학은 mutation을 찾는 학문임. 실제로 유전학에서 가장 많이 등장하는 단 중 하나가 ..

이번 포스트에서는 materal inheritance(모계유전)에 대해 알아보도록 하자. maternal effect란 egg에 남아있는 mRNA, protein 등의 물질들이 자식의 embryo(배아) 발생에 영향을 주고 결과적으로 자식의 phenotype이 결정되게 되는 효과를 의미함. (즉, 다시 말해 엄마의 genotype에 의해 egg에 남아있는 물질 분포가 달라지게 되면 이들이 자손의 DNA 발현에 영향을 주게 되는 effect가 바로 maternal effect임) 이와 관련된 대표적인 예시들에 대해 알아보자. Ephestia pigmentation 위와 같이 Ephestia라는 종의 Larvae(애벌레)에서 색소 합성에 관여하는 dominant gene A가 존재함. 이 때 위 그림을 보면..

이번 포스트에서는 mitochondrial DNA(mtDNA)의 돌연변이에 의해 사람에서 발생할 수 있는 질병들에 대해 알아보도록 하자. human mtDNA 내에 포함되어 있는 100여개의 gene 중 13개 정도가 aerobic cellular respiration(산소호흡)과 관련되어 있음. (즉, ATP 생성과 관련되어 있음) mtDNA는 사실 굉장히 mutation되기 좋은 조건임. 그 이유는 mtDNA의 경우 histone을 가지지 않아서 물리, 화학적인 보호가 어렵고, mitochondria의 역할상 주변에 O2(산소)가 많아서 ROS(reactive oxygen species)가 많이 형성되기 때문임. 그 결과 ROS 등에 의해 protein, DNA, lipid에 damage가 가해지게 ..

이번 포스트에서는 mitochondrial, chloroplast DNA 자체에 대해 조금 더 자세히 알아보자. endosymbiotic theory, 즉 세포내 공생설에 따르면 mitochondria와 chloroplast들은 모두 과거 원시세포(핵, ER은 포함)에 호흡을 하는 prokaryote(원핵생물)가 들어와 공생하게 되고, 이후 광합성을 하는 prokaryote가 들어와서 공생하게 된 결과 세포 내에 존재하게 되었음. 이 때 흥미롭게도 원래 prokayote들은 수천개의 gene들을 가지고 있었으나 이들이 세포 내에서 공생하게 되면서 대부분의 gene들이 핵으로 이동함. 우선 chloroplast DNA(cpDNA)에 대해 먼저 알아보자. cpDNA는 circular(고리형)한 형태이고(pr..

이번 포스트에서는 extranuclear inheritance(핵외 유전)에 대한 기본적인 내용들에 대해 알아보도록 하자. 세포 핵 밖의 요소로부터 일어나는 inheritance, 즉 extranuclear inheritance는 크게 organelle heredity, infectious heredity, maternal heredity로 나눌 수 있음. organelle heredity는 mitochondria 혹은 chloroplast의 유전물질들이 자손으로 유전되는 현상을 의미하며, infectious heredity는 공생, 혹은 기생 관계에 있는 녀석들로부터 gene이 전달되는 현상을 의미하고, maternal heredity는 egg(난자)에 저장된 엄마의 nuclear gene produc..

이번 포스트에서는 염색체의 translocation(전좌)에 대해 알아보자. 2023.06.25 - [전공자를 위한 생물학/유전학] - [유전학] 5.3 : deletion (결실) [유전학] 5.3 : deletion (결실) 우선 chromosome의 genetic information 총량이 변하는 경우는 위와 같이 deletion과 duplication이 있음. 한편 유전정보의 총량은 변하지 않으나 rearrange만 이루어지는 경우에는 위와 같이 inversion과 translocation unicellular.tistory.com 위 포스트에서 이미 배웠던 것처럼, translocation은 다시 reciprocal translocation과 non-reciprocal translocation..

이번 포스트에서는 염색체의 inversion(역위)에 대해 알아보자. inversion을 위해서는 chromosome의 두 군데가 끊겨야 함. 다만 끊긴 후 그 방향 그대로 바로 다시 붙어버리게 되면 inversion이 일어나지 않을 것임. (참고로, 끊긴 뒤에 아예 sequence들이 사라지는 것을 막기 위해서 빠른 속도로 다시 재접합시키는 기작이 존재함) 실제로는 위 그림과 같이 재접합이 이루어졌을 때 inversion이 일어날 수 있음. 다시말해, inversion이 일어나기 위해서는 위와 같은 chromosomal looping이 일어나야 함. 참고로 이러한 inversion은 하필 딱 끊어진(break) 부위가 매우 중요한 부분인 경우를 제외하고는 보통 살아가는데 큰 문제가 없음. 그러나 문제는..