[분자생물학] 원핵 생물의 유전자 발현 조절 (lac, trp 오페론)

오페론

오페론은 원핵 생물의 유전자 발현 조절 메커니즘으로, 작동 유전자에 붙는 물질을 조절하는 조절 유전자가 있습니다.
조절 유전자에는 활성자를 활성화시키는 유도성 유전자와 억제자를 활성화시키는 억제성 유전자가 있습니다.

 

 

lac 오페론

lac 오페론은 젖당 분해 효소 활성 조절 메커니즘으로, 젖당이 억제자와 결합하면 작동자에 결합 못하게 합니다.

젖당만 있을 때 활성도가 높습니다.

 

부분이배체는 lac 오페론을 포함하는 또 다른 F+ 플라스미드가 유입된 상태로, 플라스미드가 두 개인 세균입니다.

Z-, Y-, A-, I-(억제자 생성 못함), Is(억제자가 유도자와 결합 못함 = 항상 억제), Oc(억제자 결합 못함) 등의 돌연변이를 포함하는 유전자형을 가지고 부분이배체에 대해 유전자 활성도를 예상해볼 수 있습니다.

 

ex ) 부분이배체 대장균의 유전자형이 I-Z+/I+Z+일 때 beta-galactosidase(Z 유전자의 생성물)의 활성도는,

     I-인 쪽은 lac 억제자 발현을 못하지만 I+인 쪽은 lac 억제자가 작동자에 결합하여 거의 활성이 나타나지 않습니다.

     (그러나 여기에 젖당을 처리해준다면 lac 억제자를 불활성화하여 높은 활성이 나타납니다.)

+ beta-galactosidase는 X-gal을 분해하여 청색 콜로니를 형성하게 합니다.

 

 

trp 오페론

trp 오페론은 트립토판 합성 조절 메커니즘으로, lac 오페론과 반대로 음성의 억제성 조절을 합니다.

즉, 트립토판이 억제자와 결합하면 알로스테릭 변화를 발생시키고, 억제자가 작동자에 결합하게 되어 전사를 막습니다.

 

전사 감쇄에 의한 메커니즘은 trp이 많을 때 선도 서열 mRNA의 3, 4번 영역이 머리핀 구조를 형성하여 번역을 조기에 종결시키는 방법입니다. (더욱 정교한 조절 가능)