단 위안1 미생물학의 기초 4.5 세균전사 4.6 고균 및 진핵생물 전사
단 위안1 미생물학의 기초 4.5 세균전사 4.6 고균 및 진핵생물 전사세균 전사전사(transcription)은 RNA중합 효소(RNA polymerase)에 의해서 촉매 되어 인산, 에스테르 결합을 형성한다.
(DNA중합 효소와 유사)DNA을 주로형(template)과 반대 방향으로 5’에서 3’에 신장하다.
(DNA두개 중 한개만 주어진 해당 유전자 때문에 전사한다.
)RNA중합 효소(RNA polymerase)은 5개의 다른 초등 단위(α 2β’ω σ)를 가진다.
이들의 작은 단위는 상호 작용하고 RNA중합 효소 풋효소(RNA polymerase holoenzyme)을 형성한다.
여기서 σ(시그마, sigma)는 다른 4개와는 달리 느슨한 결합했고, 프로모터(promoter)내의 잘 보존된 2개의 서열을 인식하고 전사 시작을 알리는 분리된다.
분리하고 남은 4개의 작은 단위는 RNA중합 효소 중심 효소(RNA polymerase core enzyme)RNA합성을 한다.
*α:2개 복사체로 존재*ω(오메가, omega)*σ(시그마, sigma):프로 모토를 인식하고 전사 시작을 알리는*중합 반응은 리보 뉴클레오시드 삼 인산염의 에너지가 충만한 2개의 인산 결합 분해에서 방출되는 에너지로 유도된다.
프로모터는 특정 DNA 배열에서 양쪽 사슬에 존재하며 전사가 두 가닥 DNA 위에서 반대 방향으로 일어난다.
위 그림과 같이 프로모터 서열을 3구역으로 나누면 -35 서열, 중앙 염기서열(17base pair), -10 서열(pribnow box)이다.
여기서 β(시그마, sigma)는 보존 서열인 -35 배열과 pribnow box를 인식한다.
또 시그마 인자의 존재 또는 부재는 유전자 발현을 조절하는 기작이 된다.
즉, 특정 시그마 인자의 합성 또는 분해 속도를 변경함으로써 세포 누전 유전자군의 전사를 조절할 수 있는 오페론과 폴리시스트론 mRNA 구조특정 아미노산의 생합성 유전자는 같은 조건에서 필요한 유전자 발현을 통합적으로 조절하기 위해 오페론(operone) 내에 모여 있다.
하나의 프로모토가 오페론 내 3개 유전자를 통제하고 있는데 전사하는 동안 RNA 중합효소는 이 오페론을 통해 전진하면서 유전자 전 세트를 포함하는 하나의 폴리시스트론 mRNA(poycistronic cmRNA)로 전사된다.
폴리시스트론 mRNA 분자는 각 유전자에 해당하는, 즉 실질적으로 아미노산을 암호화하는 mRNA 부분인 복수의 해독틀(ORF) 열린 해독틀(Open Reading Frame, ORF)을 갖고 있다.
전사 종결(termination)전사 종결은 DNA의 특정 염기서열에 의해 이루어지며 두 가지 방법이 있다.
첫째, 세균에서 공통된 종결 신호는 하나의 역반복 배열(inverted repeat)을 포함한 GC 염기가 풍부한 서열이다.
이러한 DNA 배열이 전사되면 RNA는 사슬 내 염기쌍을 형성하여 줄기-루프(stem-loop) 구조를 형성한다.
마지막으로 줄기-환 구조 뒤에 연속적인 아데닌이 오면 RNA에는 우리딘이 연속적으로 오게 되고 U:A 염기쌍을 형성하여 강력한 전사 종결자가 된다.
둘째, Rho 단백질은 RNA 중합효소나 DNA에 결합하지 않지만 RNA에 강하게 결합한다.
RNA 중합효소가 DNA 주형의 Rho 의존성 종결 지점(Rho-dependent termination site)에 멈추면, Rho 단백질이 RNA와 RNA 중합효소를 DNA로부터 분리시켜 전사를 종결한다.
세균, 고균, 진핵생물 RNA 중합효소의 차이고균과 진핵생물 RNA 중합효소는 유사해 구조적으로 세균보다 복잡하다.
고균은 하나의 mRNA폴리머라아제를 보유한 반면 진핵생물은 3종류를 보유하고 있다.
세균:4소단위체(α2β’ω) 고균:13소단위체 진핵생물:12소단위체*세균의 α(시그마)는 프로모토를 인식하여 전사를 알린 후 분리하기 때문에 4소단위체로 간주한다.
고균의 전사1. TATA 결합단백질(TBP, TATA-binding protein)이 TATA box에 결합 2. 전사인자 B(TFB, Transcription factor B)가 B인식요소(BRE, Brecognition element)에 결합 → 고균의 RNA 중합효소가 결합하여 개시요소(INIT, initiator element) 서열 다음부터 전사를 시작하는 진핵생물 전사진핵 생물은 암호 배열(coding sequence)인 엑손(exon)와 비 암호 배열(noncoding sequence)인 인트론(intron)가 있으며 이를 1차 전 사물(primary transcript)이라고 한다.
1차 전 사물을 번역을 위한 성숙 mRNA형태로 만들려면 RNA가공(RNA processing)을 해야 한다.
첫째, 꺄아기(capping), mRNA의 5’의 인산기 말단에 메틸화된 공이 아니라 뉴클레오티드를 반대 방향으로 사용하는데, 이는 번역을 위해서 필요한 과정이다.
둘째, poly Atail, 3’말단을 끊고 100~200개의 아데닐산 잔기(adenylate reside)를 달고 핵산 분해 효소의 공격으로부터 안정화 시킨다.
이 과정이 끝나면 인트론을 제거하고 엑손을 연결하는 과정에서 이어 맞추기(splicing)이라고 한다.
이어 맞추기는 스프라이 솜(spliceosome)라는 거대 분자 복합체에 의해서 일어나는 모든 과정은 핵 안에서 벌어지는*헌균과 진핵 생물에서는 Rho단백질이 발견되지 않는