원핵의 폴리시스트론과 진핵의 모노시스트론의 각각의 장단점은 무엇인가요?
안녕하세요. 원핵세포는 하나의 전사체로부터 여러 개의 폴리펩티드가 합성되고 진핵세포는 하나의 전사체로부터 하나의 폴리펩티드가 합성된다고 하는데요, 원핵의 폴리시스트론과 진핵의 모노시스트론의 각각의 장단점은 무엇인가요?
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
원핵의 폴리시스트론은 하나의 전사체에서 여러 단백질을 동시에합성할수있어서
유전자군의 동시 발현에 효율적이라는 장점이 있고, 개별 단백질 조절이 어렵다는 단점이 있습니다.
진핵의 모노시스트론은 각 전사체가 하나의 단백질을 만들기때문에 개별유전자조절이 정밀하고 다양하게 가능하지만, 단백질들을 동시에 발현하기위해서는 별도의 전사체가 필요해서 자원과 시간이 더 많이든다는 단점이 있습니다.
감사합니다.
먼저 원핵세포의 폴리시스트론은 하나의 mRNA에 여러 유전자가 있어, 관련 단백질들을 동시에 조절할 수 있는 장점이 있습니다. 그래서 특정 대사 경로에 필요한 여러 효소들을 한 번에 생산하여 환경 변화에 빠르게 대응하는 데 유리하죠. 하지만 각 단백질의 생산량을 개별적으로 조절하기는 어렵다는 단점이 있습니다.
반면, 진핵세포의 모노시스트론은 하나의 mRNA에 하나의 유전자만 있어, 각 단백질의 발현을 정교하고 독립적으로 조절할 수 있는 장점이 있습니다. 이는 세포의 필요에 따라 단백질 생산량을 미세하게 조절하고, 복잡한 유전자 조절 기전을 가능하게 해줍니다. 그러나 여러 단백질이 동시에 필요할 때 각각의 mRNA를 따로 만들어야 하므로, 원핵세포에 비해 단백질 생산 효율이 낮다는 단점이 있습니다.
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 원핵세포와 진핵세포의 유전자 발현 방식은 폴리시스트론과 모노시스트론으로 크게 구분됩니다. 우선 원핵생명체의 경우 하나의 mRNA 전사체 안에 여러 개의 개별 유전자가 연속적으로 존재하여, 각각의 유전자가 독립적인 단백질을 합성할 수 있는데요 대표적으로 오페론 구조가 이에 해당합니다. 이는 관련된 기능을 한 오페론에 묶어 동시에 발현하기 때문에 필요한 단백질들이 한꺼번에 합성되어 빠른 반응이 가능하다는 점에서 효율적이라고 볼 수 있습니다. 또한 여러 유전자가 같은 프로모터를 공유하므로 전사나 번역에 필요한 자원이 절약할 수 있습니다.
반면에 진핵생명체의 경우에는 모노시스트론의 방식을 갖는데요, 대부분의 경우 하나의 mRNA는 하나의 단백질만 암호화합니다. 이러한 방식의 경우 각 유전자가 독립적인 프로모터와 조절 서열을 가져, 발현 시기와 장소 및 세포 종류에 따라 세밀한 조절 가능하다는 장점이 있습니다. 또한 다세포 생물에서 세포 특이적 단백질 발현이 가능해, 조직과 기관의 분화에 유리합니다. 감사합니다.
원핵세포의 폴리시스트론 방식은 기능적으로 연관된 여러 유전자를 하나의 전사체로 묶어 한 번에 발현을 조절하므로 에너지 효율이 높고 환경 변화에 신속하게 대응할 수 있다는 장점이 있으나, 각 유전자를 개별적으로 정교하게 조절하기는 어렵다는 단점이 있습니다. 반면, 진핵세포의 모노시스트론 방식은 하나의 전사체에서 하나의 단백질만 합성하여 각 유전자의 발현을 독립적이고 정밀하게 조절할 수 있게 해주지만, 관련된 기능의 유전자들을 발현시킬 때 폴리시스트론 방식에 비해 과정이 복잡하고 에너지 소모가 더 크다는 단점을 가집니다.
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
원핵읜 폴리시스트론은 관련 유전자들을 한번에 조절 발현해 효율적이지만, 각 단백질의 개별 조절이 어렵다는 단점이 있답니다.
진핵의 모노시스트론은 유전자별 정교한 조절이 가능하지만, 전사, 번역 비용과 시간이 더 많이 든다는 단점이 있습니다.