유전자 발현이란?

유전자의 발현(Gene Expression) 이란?

유전자의 발현이란 DNA에 저장된 유전정보가 단백질로 변환되어 기능을 수행하는 과정을 말합니다. 유전자 발현의 조절 방식에 따라 세포의 기능과 개체의 특성이 결정됩니다.

유전자 발현 과정

유전자 발현은 크게 두 단계로 진행됩니다.

1. 전사(Transcription) – DNA → mRNA **RNA 중합효소(RNA polymerase)**가 특정 유전자의 프로모터(promoter) 부위에 결합하여 DNA를 읽습니다. DNA의 염기서열 정보를 바탕으로 **mRNA(전령 RNA)**를 합성합니다. DNA의 한 가닥(주형 가닥, template strand)을 이용해 A-U, T-A, C-G, G-C 방식으로 상보적인 mRNA가 만들어집니다. 2. 번역(Translation) – mRNA → 단백질 mRNA가 세포질의 **리보솜(Ribosome)**으로 이동합니다. mRNA의 **코돈(Codon, 3염기 조합)**을 읽고, 해당하는 아미노산을 tRNA(전달 RNA)가 운반합니다. 아미노산들이 연결되어 **폴리펩타이드(polypeptide)**가 형성되며, 최종적으로 단백질이 됩니다. 유전자 발현 조절

모든 유전자가 항상 발현되는 것은 아니며, 다양한 요인에 의해 조절됩니다.

1. 전사 조절 전사를 촉진하는 **전사인자(Transcription Factors)**가 프로모터에 결합하면 유전자 발현이 증가합니다. DNA에 존재하는 메틸화(Methylation), 히스톤 변형(Histone Modification) 같은 후성유전학적 변화가 발현 여부를 조절합니다. 2. 번역 조절 mRNA의 안정성, 리보솜의 결합 여부 등에 따라 단백질 합성 속도가 달라집니다. **마이크로RNA(miRNA)**가 특정 mRNA를 분해하거나 번역을 억제할 수도 있습니다. 3. 환경적 요인 영양 상태, 스트레스, 온도, 화학물질 등의 외부 요인도 유전자 발현에 영향을 줍니다. 예를 들어, 운동은 특정 유전자의 발현을 증가시켜 근육 단백질 합성을 촉진합니다. 유전자 발현의 중요성 세포 분화(Differentiation): 같은 DNA를 가진 세포라도 서로 다른 유전자가 발현되면서 신경세포, 근육세포, 간세포 등으로 분화됩니다. 질병과의 관계: 암, 유전 질환, 신경계 질환 등은 비정상적인 유전자 발현과 관련이 있습니다. 개인 맞춤 의학: 특정 유전자 발현 패턴을 분석하여 개인별 맞춤 치료를 개발할 수 있습니다.

즉, 유전자 발현은 생명 현상을 조절하는 핵심 과정이며, 이를 이해하면 다양한 생물학적 현상과 질병을 설명할 수 있습니다.