[Biologia] 12.3 Regulacion genica

진핵생물의 유전자 조절 개요

An Overview of Gene Regulation in Eukaryotes (512p.)

 

게놈은 수만 개의 유전자를 포함하고, 복잡한 동식물은 여러종류의 세포로 이루어져있다In addition to possessing a genome containing tens of thousands of genes, complex plants and animals are composed of many different types of cells. 

 

      EX) 척추동물Vertebrates:

• 수백 가지의 서로 다른 세포유형으로 구성되어있음composed of hundreds of different cell types
• 박테리아 세포보다 훨씬 더 복잡more complex than a bacterial cell and each requiring a distinct battery of proteins
• 특수한 활동을 수행할 수 있도록 하는 별개의 단백질 및 RNA 배터리가 필요! RNAs that enable it to carry out specialized activities.

 

복잡한 다세포 유기체의 모든 세포: 그 유기체의 다른 세포가 되는 데 필요한 모든 유전자를 포함한다!every cell in a complex multicellular organism contained all of the genes required to become any other cell in that organism.

 

• Frederick Steward : 성숙한 식물에서 분리된 뿌리 세포: 완전한 식물을 생산, 성장시킬 수 있당 (모든 세포의 조건이 정상)
• John Gurdon: renacuajo Xenopus (개구리)의 올챙이renacuajo에게서 분화된 장 세포 핵을 추출하고
• 핵이 파괴된 난자ovulo에 이식transplantar해서 일반적으로 성숙한 양서류를 관찰! 
• => 복제된 동물에 존재하는 모든 핵: 체세포somatic cell에서 추출한 핵에서 파생된 것!

 

 

동물 복제: 핵이 모든 유전정보를 가지고 있음을 나타냄!

- 한 계통cepa(A)의 양 난자huevo를 다른 계통(B)의 암컷 양 유선 줄기세포glandula mamaria와 융합!

 -활성화된 난자가 건강한 어린 양으로 성장함! 

 

=> 새로 태어난 유전자산물은 이식된 핵에서 온 것이므로, 유전자를 표적화에서 관찰했음..지독한것들 

분리된 세포는 원래 생식세포가 가져야하는 거랑 똑같은 유전정보를 가진다는걸 알 수 있슴!

핵이식에서 일반적으로 직면하는 일차적 어려움:

(발아되지 않은no germinativa) 체세포 핵이 갑자기 난의 세포질에 놓여짐=> 난자의 비활성화!)

기증된 핵 손상방지를 위해 배양된 세포를 정지 상태(G0)로...

=> 배양 배지의 혈청 함량을 엄청 줄인다! 

 

Ian Wilmot : 

1. 배양된 유선 세포cultured mammary gland cells에서 핵을 추출

2. 염색체가 제거된 수정되지 않은 난unfertilized eggs에 이식

3. 양을 복제! 복제된 양의이름: Dolly

=> 결론: 성숙한 세포는 완전한 조직의 유전적 방향instrucciones을 가지며, 이러한 설명표에 따라서 모든 기관organismo의 성장이 정상적인 조건에서 이루어질 수 있도록 돕는다!

4. 이후 연구자들이 십여 개의 다른 포유류docena de otros mamiferos (쥐, 소, 염소, 돼지, 토끼, 고양이)를 성공적으로 복제함! 

세포의 특성을 결정하는 것:  =>유전자의 존재 유무X =>그 유전자가 어떻게 활용되는가!    ex) 간세포 hepatocitos 로 변하는 세포 : => 간 유전자가 가지는 "간 유전자" 특정 그룹을 발현expresan함!  => 간higado 기능에 포함하지 않는 다른 유전적 산물을 억제!

 

쉽게 생각하자 그니까 세포가 특정적인 유전자를 가지는 게 아니래. 뭐가 있고 없고의 문제가 아니라 결국 어떤 유전자쪽으로 쓰이는지가 중요하단거지. 뭔가 사람이랑 똑같구만 사람의 염색체는 23개로 다 똑같음. 근데 더 뛰어나고 뛰어나지 않고는 본인의 개발 영역에 달린거니깐.... 어떤유전자가 발현되는지와 같은 문제라고 생각.

그리고 뭐 잘 사용하지 않는 기능은 개발되지 않으니 퇴보될 가능성 (억제) 이 많음! 

 

분화된 세포의 전사상태:

- 염색질의 상태에 따라~~

- 비가역적 (돌이킬 수 없음) 이지 않다! reversible!

- 분화된 세포의 핵:

1. 성숙한 특정 조직의 유전자 발현을 그만 둘 수 있음! 악 나 의사안할래 나 이제 약사할래 (이거 나다..) 

2. 자신을 발견한 활성화 난자에 적합한 유전자를 선택적으로 발현하기 시작 그래서 관둔 다음 뭐할껀데?? 몰라 저기 다른 활성화된 난자는 내 재능을 알아봐주더라고 저기 가서 그냥 내가 고른과로 다시 발현할까해...ㅠㅠ

  => 자신의 주변 세포질요소에 따라 재구성reprogramar 되는 세포의 특징~~>.ㅇ

 

 

박테리아 원핵세포	인간의 진핵세포
- 평균적으로 3000개의 폴리펩타이드를 암호화하기에 충분한 DNA를 함유!  - 이중 삼분의 1 (=tercio) : 특별한 경우에 발현됨!	- 6 000 000 개의 염기쌍 DNA를 함유함, 수백만개의 폴리펩타이드를 암호화! - DNA의 대다수: (일반적인 포유동물 세포) 일정시간동안 최소 5000개의 폴리펩티드를 생성한당!  - 대부분의 폴리펩타이드: 신체의 거의 모든 세포에서 합성됨 (ex. 해당과정glucolisis의 효소, 호흡과정의 전자 운반체transportadores de electrones de la cadena respiratoria) - 모든 종류의 세포: 다양한 상태에 따라 고유의 단백질을 합성함! (아~ 이런식으로 생성된 단백질이 각 세포의 특징이 나타나는 구낭~~~)

   ex) 인간의 (골수medula 내부에서 발달하는) 적혈구: 

인체에는 수백가지의 다양한 세포가 있음. but 적혈구계통의 세포만 헤모글로빈 단백질을 형성함! 

- 헤모글로빈: 적혈구 단백질의 95% 를 차지!!

- 헤모글로빈을 암호화하는 유전자 (2개의 헤모글로빈 폴리펩타이드): 발달 중인 세포 전체의 DNA의 100만분의 1 미만

 

세포:

- 염색체라는 건초더미pajar cromosomico 에서 유전자라는 바늘구멍을 찾아야 함

- 소수적 폴리펩타이드의 생산이 세포의 지배적 합성 활성이 되도록 발현을 조절! (이 과정에서 여러가지 단계가 포함, 여러 제어단계를 조절함!)

 

유전자발현 조절 4단계!  (그림 12.33)

1. 전사 조절 기작Transcriptional control mechanisms : 특정유전자 보고 니가 전사될 유전자인가!!를 판결. 전사된다카면 얼마나 잘 전사할 지도 확인하구...

2. 프로세싱 조절 기작Processing control mechanisms : mRNA 일차 전사체가 mRNA로 프로세싱되도록! 으 나 이거 진짜 지겹게 봐ㅆ지... 이게 폴리펩타이드를 번역하는 역활을 한당
3. 번역 제어 메커니즘Translational control mechanisms :  특정 mRNA가 진짜 번역되는지, 번역되면 얼마나 자주 번역되고, 얼마나 걸리는지를 결정한당!
4. 번역 후 조절 메커니즘Posttranslational control mechanisms regulate :  단백질의 활성과 안정성을 조절!

 

 

 

 

진핵생물 유전자 조절Eukaryotic gene regulation

Transcriptional-level controls operate by determining which genes are transcribed and how often; processing-level controls operate by determining which parts of the primary transcripts become part of the pool of cellular mRNAs; translational-level controls regulate whether or not a particular
mRNA is translated and, if so, how often and for how long, and posttranslational- level controls determine the longevity of specific proteins.

 

전사 수준 조절은 어떤 유전자가 전사되고 얼마나 자주 전사되는지를 결정함으로써 작동합니다. 처리 수준 제어는 1차 전사체의 어느 부분이 세포 mRNA 풀의 일부가 되는지 결정함으로써 작동합니다. 번역 수준 제어는 특정 여부를 규제합니다.
mRNA가 번역된다면 얼마나 자주, 얼마나 오랫동안 번역되는지 그리고 번역 후 수준의 조절이 특정 단백질의 수명을 결정합니다.

 

 

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5.1 | Mitochondrial Structure and Function

Mitochondria are large enough to be seen in the light microscope (Figure 5.1a), and their presence within cells has been known for over a hundred years. Depending on the cell type, mitochondria can have a very different overall structure. At one end of the spectrum, mitochondria can appear as individual, bean-shaped organelles (Figure 5.1b), ranging from 1 to 4 m in length. At the other end of the spectrum, mitochondria can appear as a highly branched, interconnected tubular network. This type of mitochondrial structure can be seen in the chapter-opening micrograph. Observations of fluorescently labeled mitochondria within living cells have shown them to be dynamic organelles capable of dramatic changes in shape. Most importantly, mitochondria can fuse with one another, or split in two (Figure 5.2a).

 

It has been known for many years that mitochondria and the endoplasmic reticulum (ER) engage in extensive interactions, but it was a surprise to discover that mitochondrial fission is apparently induced by contact with thin tubules from the ER. As shown in Figure 5.2b, ER tubules can encircle the mitochondrion like a noose. These ER tubules appear to initiate constriction, which is then completed through the action of soluble proteins that are recruited to the outer surface of the mitochondrion from the cytosol (Figure 5.2c). The balance between fusion and fission is likely a major determinant of mitochondrial number, length, and degree of interconnection.
When fusion becomes more frequent than fission, the mitochondria tend to become more elongated and interconnected, whereas a predominance of fission leads to the formation of more numerous and distinct mitochondria. A number of inherited neurologic diseases are caused by mutations in genes thatencode components of the mitochondrial fusion machinery.