전사 후 및 번역 후 조절

유전자 발현은 RNA가 전사된 후와 단백질이 합성된 후에도 계속 조절됩니다. 전사 후 조절은 RNA의 처리, 운반 및 운명을 형성하는 반면, 번역 후 조절은 완성된 단백질을 변형, 국소화 및 분해하여 전사만으로 결정되는 것 이상으로 기능성 유전자 산물의 정체성과 양을 미세 조정합니다.

Definition

전사 후 및 번역 후 조절은 전사 후 RNA(처리, 변형, 안정성 및 번역)와 합성 후 단백질(공유 변형, 국소화 및 분해)에 작용하여 활성 유전자 산물의 최종 보완을 결정하는 조절 과정을 포함합니다.

Scope

이 주제는 대체 스플라이싱, RNA 편집, RNA 결합 단백질 및 작은 조절 RNA의 작용과 같은 전사 후 사건과 공유 단백질 변형(특히 인산화) 및 유비퀴틴-프로테아좀 시스템을 통한 조절된 단백질 분해를 포함한 번역 후 사건을 다룹니다. 이는 기전적 분자 주제이며 임상 지침이 아닙니다.

Core questions

• 하나의 유전자가 어떻게 여러 다른 단백질 산물을 생성할 수 있습니까?
• 단백질이 만들어진 후 그 활성은 어떻게 켜지거나 꺼집니까?
• 세포는 더 이상 필요 없는 단백질을 어떻게 빠르게 제거합니까?
• RNA 결합 단백질과 작은 RNA는 전사체의 운명을 어떻게 형성합니까?

Key concepts

• 대체 스플라이싱
• RNA 편집 및 RNA의 화학적 변형
• RNA 결합 단백질
• 마이크로RNA에 의한 조절
• 단백질 인산화 및 기타 공유 변형
• 유비퀴틴-프로테아좀 분해
• 조절된 단백질 국소화

Mechanisms

전사 후, 1차 전사체는 처리되고 대체 방식으로 스플라이싱되어 별개의 메신저 RNA를 생성할 수 있으며, 단일 유전자로부터 단백질 레퍼토리를 확장합니다. RNA 편집 및 변형은 전사체를 더욱 다양화합니다. 모듈형 도메인을 통해 서열 및 구조적 특징을 인식하는 RNA 결합 단백질은 스플라이싱, 운반, 국소화, 안정성 및 번역을 조절하며, 마이크로RNA와 같은 작은 RNA는 표적 전사체를 억제합니다. 단백질이 합성되면 그 기능은 번역 후 조절됩니다. 가역적 공유 변형 중 가장 널리 퍼진 것은 단백질 인산화효소의 큰 계열에 의한 인산화이며, 이는 활성, 상호작용 또는 국소화를 변화시킵니다. 단백질 양은 또한 조절된 파괴에 의해 제어됩니다. 단백질에 유비퀴틴을 표지하는 것은 프로테아좀에 의한 분해를 위한 표시이며, 단백질의 작용을 종료하는 빠르고 선택적인 수단을 제공합니다. 이러한 메커니즘들은 어떤 유전자 산물이 어떤 형태로 얼마나 오랫동안 존재하는지를 함께 결정합니다.

Clinical relevance

스플라이싱, 단백질 변형 및 유비퀴틴-프로테아좀 시스템의 결함은 수많은 질병과 관련이 있으며, 이러한 메커니즘은 세포가 신호 전달 및 단백질 품질을 제어하는 방식의 핵심입니다. 이 항목은 교육적 배경이며 개별 진단 또는 치료 결정의 근거가 아닙니다.

History

20세기 후반에 유전자 발현이 전사 외에도 훨씬 더 많이 조절된다는 것이 밝혀졌습니다. 대체 스플라이싱은 단일 유전자로부터 단백질을 다양화하는 것으로 밝혀졌고, 유비퀴틴-프로테아좀 시스템(2004년 노벨 화학상 수상작)은 Hershko와 Ciechanover에 의해 특성화되었으며, 단백질 인산화는 지배적인 조절 변형으로 부상했습니다. Manning과 동료들의 인간 키놈(kinome) 목록(2002)과 같은 게놈 규모 조사, RNA 결합 단백질에 대한 검토, 마이크로RNA 조절의 발견은 전사 후 및 번역 후 그림을 확장했습니다.

Key figures

• Aaron Ciechanover
• Avram Hershko
• Tony Hunter
• David Bartel

Seminal works

• hershko-ciechanover-1998
• manning-2002
• bartel-2009

Frequently asked questions

하나의 유전자가 어떻게 둘 이상의 단백질을 생산할 수 있습니까?

대체 스플라이싱은 유전자의 엑손을 다른 조합으로 연결할 수 있으며, RNA 편집 및 변형은 추가적인 변이를 더하여 단일 유전자가 여러 개의 별개의 메신저 RNA와 단백질 산물을 생성할 수 있습니다.

단백질의 활성은 만들어진 후 어떻게 조절됩니까?

가역적 공유 변형(예: 인산화), 국소화 변화, 유비퀴틴-프로테아좀 시스템에 의한 조절된 분해와 같은 번역 후 메커니즘을 통해서입니다.