유전자 산물

유전자 산물(gene product)은 유전자 발현의 결과로 생성되는 RNA 또는 단백질과 같은 생화학적 물질이다. 유전자 산물의 양을 측정하는 것은 때때로 유전자가 얼마나 활동적인지 추론하는 데 사용된다. 비정상적인 유전자 산물의 양은 암유전자의 과도한 활동과 같이 암을 유발할 수 있는 질병을 일으키는 대립 유전자와 상관관계가 있을 수 있다.
유전자는 "기능성 산물을 생산하는 데 필요한 유전성 DNA 단위"로 정의된다. 조절 요소는 다음과 같다.
 촉진유전자
 TATA 상자
 폴리아데닐화 서열
 인핸서
이러한 요소들은 열린 해독틀과 결합하여 기능성 산물을 생성한다. 이 산물은 전사되어 RNA로 기능하거나, 전령 RNA로부터 단백질로 번역되어 세포 내에서 기능할 수 있다.

RNA 산물
어떤 단백질도 코딩하지 않는 RNA 분자들도 세포 내에서 기능을 유지한다. RNA의 기능은 분류에 따라 다르다. 이러한 역할에는 다음이 포함된다.
 단백질 합성을 돕는다.
 반응을 촉매한다.
 다양한 과정을 조절한다.
단백질 합성은 번역 과정에서 폴리펩타이드 사슬에 올바른 아미노산을 추가하는 데 도움을 주는 tRNA, 단백질 합성을 안내하는 리보솜의 주요 구성 요소인 rRNA, 그리고 단백질 산물을 생성하기 위한 지시를 전달하는 mRNA와 같은 기능성 RNA 분자들의 도움을 받는다.

조절에 관여하는 기능성 RNA의 한 종류는 MicroRNA (miRNA)로, 번역을 억제함으로써 작동한다.  이러한 miRNA는 상보적인 표적 mRNA 서열에 결합하여 번역이 일어나는 것을 방지한다. 짧은 간섭 RNA (siRNA) 또한 전사의 음성 조절을 통해 작동한다. 이러한 siRNA 분자들은 RNA 간섭 동안 RNA 유도 침묵 복합체(RISC)에서 작동하며, 특정 mRNA의 전사를 방지하기 위해 표적 DNA 서열에 결합한다.

단백질 산물
단백질은 성숙한 mRNA 분자의 번역으로 형성되는 유전자의 산물이다. 단백질은 구조에 관하여 1차, 2차, 3차, 4차의 4가지 요소를 포함한다. 선형 아미노산 서열은 1차 구조로도 알려져 있다. 1차 구조의 아미노산 간의 수소 결합은 알파 나선 또는 베타 병풍의 형성을 초래한다. 이러한 안정적인 접힘은 2차 구조이다. 1차 및 2차 구조의 특정 조합은 폴리펩타이드의 3차 구조를 형성한다. 4차 구조는 여러 펩타이드 사슬이 함께 접히는 방식을 나타낸다.

 단백질 기능 
단백질은 세포 내에서 다양한 기능을 수행하며, 기능은 상호작용하는 폴리펩타이드와 세포 환경에 따라 달라질 수 있다. 샤페론 (단백질)은 새로 합성된 단백질을 안정화시키는 역할을 한다. 이들은 새로운 단백질이 올바른 기능적 형태로 접히도록 보장하며, 산물이 불필요한 영역에 응집되지 않도록 한다. 단백질은 또한 효소로서 작용하여 다양한 생화학 반응의 속도를 증가시키고 기질을 산물로 전환시킬 수 있다. 산물은 효소를 통해 1차 서열의 특정 아미노산에 인산과 같은 그룹을 부착함으로써 변형될 수 있다. 단백질은 또한 세포 내에서 분자를 필요한 곳으로 이동시키는 데 사용될 수 있으며, 이를 운동 단백질이라고 한다. 세포의 형태는 단백질에 의해 지지된다. 액틴, 미세소관, 중간섬유와 같은 단백질은 세포에 구조를 제공한다. 또 다른 종류의 단백질은 원형질막에서 발견된다. 막 단백질은 구조에 따라 다양한 방식으로 원형질막과 연관될 수 있다. 이러한 단백질은 세포가 세포 산물, 영양소 또는 신호를 세포 외부 공간으로 가져오거나 내보낼 수 있도록 한다. 다른 단백질은 세포가 조절 기능을 수행하는 데 도움을 준다. 예를 들어, 전사인자는 DNA에 결합하여 RNA의 전사를 돕는다.

유전 부호

1941년, 미국 유전학자 조지 웰스 비들과 생화학자 에드워드 로리 테이텀은 곰팡이 Neurospora sitophila의 돌연변이에 대한 연구를 바탕으로 유전자가 특정 생화학 반응을 조절한다고 제안했다.Beadle GW, Tatum EL. Genetic Control of Biochemical Reactions in Neurospora. Proc Natl Acad Sci U S A. 1941 Nov 15;27(11):499-506. doi: 10.1073/pnas.27.11.499. PMID 16588492; PMCID: PMC1078370 그들은 유기체의 기능이 유전자에 의해 어떤 방식으로든 조절되는 화학 반응의 통합 시스템에 달려 있다고 시사했다. 그들은 또한 "스스로 시스템의 일부인 이 유전자들이 효소로 직접 작용하거나 효소의 특이성을 결정함으로써 시스템 내의 특정 반응을 조절하거나 규제한다고 가정하는 것은 전적으로 타당하다"고 언급했다. 이러한 추론은 "1유전자 1효소설"을 낳았다.

회고 기사에서 비들은 1유전자 1효소설이 제안된 지 10년 후의 상태를 논했다. 비들은 1951년 콜드 스프링 하버 심포지엄의 생물학자 회의에 대해 언급하며 "1유전자 1효소설에 대한 믿음을 굳건히 지킨 사람들의 수는 한 손가락으로 셀 수 있을 정도였고, 심지어 몇 손가락이 남았다는 인상을 받았다"고 말했다.Beadle, G. W. (1966) "Biochemical genetics: some recollections", pp. 23-32 in Phage and the Origins of Molecular Biology, edited by J. Cairns, G. S. Stent and J. D. Watson. Cold Spring Harbor Symposia, Cold Spring Harbor Laboratory of Quantitative Biology, NY. ASIN: B005F08IQ8 그러나 1960년대 초까지 유전자의 DNA 염기 서열이 단백질의 아미노산 서열을 지정한다는 개념은 수많은 실험을 통해 확고히 자리 잡았다. 예를 들어, 1961년 크릭, 브레너, 바넷, 왓츠-토빈의 실험은 단백질의 각 아미노산이 코돈이라고 불리는 DNA의 세 염기 서열에 의해 암호화된다는 것을 보여주었다.Crick FH, Barnett L, Brenner S, Watts-Tobin RJ. General nature of the genetic code for proteins. Nature. 1961 Dec 30;192:1227-32. doi: 10.1038/1921227a0. PMID 13882203 그 직후, 각 아미노산에 대한 특정 코돈 할당이 결정되었다.

 각주 

분류:유전자 발현