가지고 있는 유전자는 같은데 서로 다르게 발현되는 이유는 무엇인가요?
사람을 포함해서 다른 생명체들도 가지고 있는 유전자는 같음에도 불구하고, 서로 다르게 발현이 되는 원리는 무엇인지 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
유전자는 생물체의 세포 내에서 단백질로 번역되어 기능을 수행합니다. 그러나 모든 유전자가 모든 상황에서 항상 발현되는 것은 아닙니다. 이는 다양한 이유로 인해 발현이 조절되기 때문입니다.
첫째, DNA 내의 유전자 발현은 주변 환경의 영향을 받습니다. 세포 내부나 외부에서의 화학물질, 온도, 습도 등의 변화는 DNA 메시지를 해석하는 단백질의 활동을 조절하게 됩니다. 예를 들어, 특정 유전자가 항산화 작용을 수행하는 경우, 세포 내부의 산화 스트레스 상황에서는 더 많이 발현되는 반면, 세포가 건강한 상태에서는 적게 발현됩니다.
둘째, 유전자 발현은 유전자 조절 요소(Transcription factor)라는 단백질이 조절합니다. 이 단백질은 DNA 상의 특정 부위에 결합하여 유전자 발현을 촉진하거나 억제합니다. 예를 들어, 인슐린 유전자 발현은 인슐린 조절 단백질이 인슐린 유전자 근처에 결합하여 발현을 촉진시키는데, 이 단백질의 결합이 늘어나면 인슐린 유전자 발현도 늘어납니다.
셋째, 유전자 발현은 에피유전학적 조절에 의해 변화될 수 있습니다. 에피유전학적 조절은 DNA 분자에 존재하는 메틸화나 히스톤 탈락, 암호화 등의 변화로 발현이 조절되는 것으로, 이는 생물체의 발생 및 발달에 큰 영향을 미칩니다.
이러한 다양한 요인들로 인해 동일한 유전자라도 환경이나 상황에 따라 다르게 발현될 수 있습니다. 이는 생물체의 발생 및 발달, 건강 등에 중요한 역할을 합니다.
안녕하세요. 이성희 과학전문가입니다.
생물은 엄청난 숫자의 유전자를 가지고 있지만 필요한 유전자만 발현됩니다. 모든 유전자가 발현된다면 에너지의 낭비이며 필요없는 영양분의 낭비가 될 것이기 때문입니다. 따라서 생물체 마다 유전자의 발현을 조절하는 시스템을 가지고 있고 이 시스템이 작동하는 차이에 따라서 발현이 서로 다를 수 있습니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
유전적 요인과 환경적 요인 등 다양한 요인 때문입니다. 예를 들어, DNA 메틸화의 변이 또는 히스톤 변형의 존재와 같은 유전자 조절의 차이는 개인 간 발현 수준의 차이로 이어질 수 있습니다. 또한 식이, 스트레스 및 독소에 대한 노출과 같은 환경 요인은 유전자 발현 패턴에 영향을 줄 수 있습니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.유전자 발현의 원리는 복잡하며, 다양한 인자들이 상호작용하여 결정됩니다. 이러한 인자들은 다음과 같습니다.
조절 유전자 (Regulatory genes): 조절 유전자는 다른 유전자의 발현을 조절하는 역할을 합니다. 이러한 조절 유전자는 전사 인자(transcription factor)나 적절한 외부 신호에 의해 활성화됩니다.
에피유전학(Epigenetics): 에피유전학은 DNA 염기서열 자체는 동일하지만, 유전자 발현에 영향을 미치는 외부적인 환경 요인이나 유전자 내부적인 인자 등이 유전자 발현을 제어하는 것을 의미합니다. 예를 들어, DNA 메틸화, 히스톤 수정 등의 에피유전학적 변화가 유전자 발현에 영향을 미칩니다.
신호 전달 경로(Signal transduction pathways): 유전자 발현은 종종 신호 전달 경로에 의해 조절됩니다. 이러한 신호 전달 경로는 외부적인 신호(예: 호르몬, 세포 내신호)에 의해 활성화됩니다.
동상반응(Homoeostasis): 동상반응은 생물체가 자신의 내부 환경을 일정한 상태로 유지하려는 경향을 의미합니다. 이러한 동상반응은 유전자 발현에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 세포 내의 pH, 온도 등이 바뀌면 이에 대응하여 유전자 발현이 조절됩니다.
따라서, 서로 다른 생물체들은 같은 유전자를 가지고 있지만, 이 유전자들이 상호작용하는 인자들의 차이로 인해 서로 다르게 발현됩니다. 이러한 복잡한 상호작용은 생물체의 발달, 성장, 질병 등에 큰 영향을 미칩니다.
