Operon (오페론) 종류 및 원리 정리

Operon은 하나의 gene regulation system에 의해 조절되는 closely related 된 multiple gene을 이야기한다.

Operon

 

Operon의 분류와 그 예시는 다음과 같다.

Negative

- Inducer : lac operon

 - Corepressor : Trp operon

Positive

 - Activator : Mal

반응형

 

다음에선 각 operon 에 대해서 알아보겠다.

---

1. Lac operon

: glucose를 다 사용하고 lactose가 있을 때 lactose를 이용해 당대사를 하고싶을 때 일어남. lactose를 분해할 수 있는 enzyme들을 합성할 gene이 활성화 됨.

lac I / Promoter / Operator / lacZ lac Y lacA

평상시에는 Repressor(lac I에서 합성됨) tetramer가 operator 자리에 눌러 앉아있어. 그래서 RNA pol이 promoter에 붙어도 더 이상 진행을 못해. 근데 lactose가 있으면, 이 repressor와 결합해서 repressor의 구조를 변화시켜서 repressor 가 operator로부터 떨어지게 만들어. 그래서 RNA pol에 의해 transcription이 일어날 수 있음. lacZ에서 b-galactosidase, lac Y에서 permease, lac A에서 transacetylase를 합성.

반응형

---

2. Trp operon

: trp를 합성하는 gene들의 모임.

trp R / Promoter / Operator / trpL (attenuator) structural gene

1) 평상시에는 trp R로부터 생성된 repressor가 operator에 붙지 못해서 뒤에 transcription 일어나서 trp 합성함, trp 있으면 repressor dimer와 trip가 결합하여 구조가 변해서 operator에 붙어버려서 뒤에 transcription이 일어나지 않아서 합성을 못해.

2) trp L 안에 attenuator가 작용하는 법.

promoter부터 RNA polymerase에 의해서 transcription이 시작되고, 생성된 mRNA로부터는 ribosome에 의해 단백질이 합성돼. 근데 trp 농도가 적으면 mRNA의 UGG UGG codon에서 ribosome 이 막혀버려.  그래서 ribosome의 합성이 늦어지고, 그 사이에 loop가 형성되면서 stop codon을 가려.  trp 농도가 높으면 빠르게 ribosomed이 따라오고, loop가 두 개 생성되면서 transcription terminator (loop)가 생성되고, RNA polymerase가 빠져나오게 된다 (Transcription). Ribosome은 가려지지 않은 UGA (stop codon)에 의해서 종료된다 (Translation). 

반응형

---

3. mal operon

mal T / Activator binding site / Promoter / gene

maltose가 activator의 inducer로 작용. Activator, Inducer (maltose), RNA pol 이 다 있어야 transcription 가능.

---

4. ara operon

arabinose metabolism에 이용되는 Enzyme gene

ara C / araO2 / ara O1 / araPc / ara I1 / araI2 / araPbad

ara C gene -> Ara C protein -> araO2 / ara O1 / ara I1 / araI2 에 결합 가능.

araPc 는 왼쪽으로, araPbad는 오른쪽으로 진행

반응형

 

 

arabinose 적게 존재하면 : Ara C protein이 araO2, araI1에 결합하고, AraC 지들끼리 붙어서 loop 형성. 그 사이에 낀 araPc는 물론 araPbad에도 RNA pol 못붙어.

arabinose 많이 존재하면 : Ara C protein에 arabinose가 결합해서 모양이 바뀌어서 araI1, araI2에 붙어버려. loop 생성 못하고 araPc, araPbad 부터 양쪽으로 transcription 시작

Auto regulation : Ara C protein이 araO1에 붙어버리면 araPc의 transcription을 막아서 Ara C protein 이 안만들어져. arabinose 상관없이 Ara C protein 의 농도 조절 가능.

반응형

Refences:

www.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/regulation-of-gene-expression-and-cell-specialization/a/the-trp-operon

The trp operon (article) | Khan Academy

www.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/regulation-of-gene-expression-and-cell-specialization/a/the-lac-operon

The lac operon (article) | Khan Academy