놀면서 공부하기

이번 포스트부터는 진핵생물(eukaryote)의 RNA polymerase에 대해 알아보도록 하자. eukaryote와 prokaryote에서의 전사 방식은 비슷한듯 하면서도 다름. 일단 전사에 있어 핵심적인 역할을 하는 RNA polymerase부터 다른데, 앞서 살펴보았던 prokaryote의 경우 한 종류의 RNA polymerase만을 가지지만 지금부터 살펴볼 eukaryote의 경우 3종류의 RNA polymerase를 가짐. 진핵생물이 가진 RNA polymerase의 정체에 대해 잘 몰랐던 과거에도, 진핵생물은 최소한 두 종류 이상의 RNA polymerase를 가질 것이라 추측했음. 그 이유는 세포의 핵(nuclei) 내부에 인(핵소체, nucleolus)이라는 구조가 별도의 compart..

이번 포스트에서는 원거리에 떨어져 있는 DNA-binding protein들끼리 어떻게 상호작용하는지에 대해 알아보자. 사실 이런 원거리 상호작용은 eukaryote에서 매우 흔하게 일어나며, 앞서 살펴본 것과 같이 prokaryote에서도 종종 일어남. (DNA looping) 위 그림은 gal operon에서 OE와 OI에 붙은 단백질들끼리 서로 어떻게 상호작용하는지를 나타내주고 있음. 보면 앞서 살펴본 것과 유사하게 loop를 형성하여 transcription initiation에 도움을 주게 됨. 위 그림은 이 때의 loop 구조를 조금 더 자세하게 나타내고 있음. 보면 protein들이 C domain을 바탕으로 cooperative binding을 하고 있음을 알 수 있음. 이 때 이전 cha..

이번 포스트에서는 원핵생물에서의 repressor 단백질과 DNA 간의 상호작용에 대해 알아보도록 하자. DNA와 결합하는 단백질들은 위 그림 (a)에 나타난 것과 같이 거의 대부분 공통적으로 helix-turn-helix motif를 가지고 있음. 이 중에서도 위 그림에서 나타난 빨간색 helix가 DNA의 major groove를 인식해 결합하게 되는데, 따라서 이 빨간 helix를 recognition helix라고 부름. 그러므로 helix-turn-helix motif를 통해 DNA와 결합하는 단백질들의 경우 recognition helix의 amino acid sequence와, 특정 DNA의 base sequence들의 조합에 의해 결합이 이루어지고, 이 때 amino acid와 base끼리..

이번 포스트에서는 lambda phage의 lysogenic reproduction(용원성 생활사)에 대해 알아보도록 하자. lysogenic cycle에는 cI이라는 gene으로부터 발현되는 lambda repressor가 매우 중요하게 작용함. 이 때 lambda repressor는 cI gene을 제외한 나머지 gene들을 모두 shut down시켜버림. 그러나 cI gene은 앞서 설명했듯이 cro gene에 의해 만들어지는 repressor에 의해 lytic cycle 시에는 turn-off 되어있음. 그렇다면 때가 되었을 때 어떻게 cI gene을 turn on시킬 수 있을까. cI gene을 turn-on 되게끔 만들어주는 것은 delayed early gene의 결과물들임. delayed ..

이번 포스트에서는 저번 글에 이어 본격적으로 N antitermination 기작에 대해 더 자세히 알아보자. 위 그림은 N이 있을 때 PL의 downstream에 있는 gene들이 antitermination되는 것에 대해 보여주고 있지만 실제로는 PR의 downtream에 있는 gene들에 대해서도 동일한 작용이 일어남. (이 때 위 그림에 나와있는 것과 같이 PL, PC와 동일한 위치에 OL, PR이 각각 존재하고 있음) 우선 기본적인 gene의 구성을 나타내주고 있는 (a)부터 살펴보자. 여기에는 OLPL의 아랫부분에 실제로 전사가 이루어지는 site들이 포진해있음을 나타내주고 있으며, 이 때 초록색으로 표시된 곳이 nut site임. (이 site의 역할에 대해서는 바로 이어서 살펴볼 것임) 한..

이번 포스트에서는 lambda phage의 생활사를 조절하는데 있어 핵심적인 기작인 antitermination에 대해 알아보도록 하자. 이전 포스트들에서 살펴본 T2, T4, T7, SPO1와 같은 phage들은 virulent phage여서 bacteria에 침투한 후 replicate를 거쳐 host cell을 lysis시켜 죽이면서 밖으로 빠져나오는 방식을 사용함. (그렇기에 앞서 살펴본 것처럼 이들을 배양할 시 플라크가 관찰됨) 지금부터 살펴볼 lambda phage의 경우 일종의 temperate phage인데, 이 녀석들은 때에 따라 lytic mode의 reproduction에 돌입할 수도 있고(이 경우 virulent phage와 동일) lysogenic mode의 reproduction..

T7이라는 phage는 앞서 배운 sigma factor switching과는 다른 기작을 사용함. 이 녀석도 앞서와 마찬가지로 transcription에 있어 3개의 phase를 가짐. 이 phase에 따라 이들을 각각 class I, II, III로 명명함. 위 그림은 각 phase에서의 transcription 모습을 나타내주고 있음. 일단 (a)에서 나타난 것과 같이 early transcription에서는 숙주 bacteria가 가지고 있는 RNA polymerase 전체를 이용해서 class I gene을 전사시킴. 그런데, 이를 통해 만들어진 생성물(위 그림에서 초록색으로 표현)중 하나는 RNA polymerase임. 이 RNA polymerase(즉, early transcription에서..

이전 포스트까지는 원핵생물이 operon이라는 system을 이용해서 제한적인 숫자의 gene transcription을 조절하는 것을 보았음. 이번 포스트부터는 원핵생물에서 일어나는 보다 큰 규모의 유전자 발현 조절 기작들에 대해 알아보자. 크게 아래와 같은 3가지 메커니즘이 대표적임. 1) sigma factor switching 2) RNA polymerase switching 3) antitermination 이 중에서 이번 포스트에서는 특별히 sigma factor switching에 대해 알아보자. sigma factor switching은 일반적으로 bacteria에 phage가 infection되는 경우 일어나며, 이 때 침입한 phage의 gene이 temporal하게 발현하므로 이 과정..

이번 포스트에서는 trp operon(트립토판 오페론)에 대해 알아보자. E. coli가 가지는 trp operon에는 tryptophan이라는 amino acid를 만들어내는 효소들이 encoding되어있는 gene들이 포함되어 있음. 이 때 앞서와는 달리 trp operon 내의 gene들이 encoding하는 protein들은 anabolic enzyme들임. 그렇기에 이 operon은 tryptophan이 부족할 때 turn-on됨. (앞서 lac operon의 경우 lactose가 많을 때 turn-on되는 것과 대조적) trp operon에는 총 trpE, D, C, B, A로 불리는 다섯 종류의 gene들이 포함되어 있으며 이들에 의해 발현되는 단백질들 모두 tryptophan synthes..

이번 포스트에서는 ara operon(arabinose operon)에 대해 알아보도록 하자. E. coli의 ara operon은 sugar arabinose를 metabolize하는 enzyme들을 encode하고 있음. (따라서 arabinose를 써야 할 때 이 operon이 turn-on됨) 이 operon도 lac operon과 마찬가지로 catabolite-repressible operon에 해당함. 이 경우 앞서보다 조금 더 복잡한데, 차근차근 알아보자. 일단 ara operon에 존재하는 operator는 araO1, araO2의 두 종류임. 뒤이어 더 자세히 살펴보겠지만 araO1은 araC라는 gene의 전사 조절에 관여하며 araO2는 PBAD라는 promoter로부터 꽤나 먼 up..