다른 전사조절인자들과 엔핸서

다른 전사조절인자들

프로게스테론-수용체와 다른 스테로이드 수용체(plate 7 참조)는 진핵세포에서 발견된 전사조절인자의 한 부류에 속한다. 이들 부류의 전사조절인자들은 아연 1개 원자와 결합하고 있는 4개의 시스테인 영역(domain), 즉 DNA 결합영역을 공유한다. 이 부위는 zinc finger라고 알려진 돌출부를 형성하는 데 각 수용체분자는 2개의 zinc finger를 가진다. CAP의 경우처럼 이들 수용체는 2량체로서 이 부위는 DNA에 결합하며 이들이 결합하는 DNA의 반응인자(response element)의 염기에는 역전 반복서열이 포함되어 있다.

프로게스테론-수용체는 많은 역할을 하는데 (1) 호르몬과 결합하고, (2) 자신과 같은 수용체와 결합하여 2량체를 형성하며, (3) 세포질에서 핵으로 이동하고, (4) 그것이 조절하는 촉진유전자내의 특이한 염기서열, 즉 반응인자에 결합하며, (5) 전사개시에 필요한 다른 분자를 활성화한다. Zinc finger가 DNA결합을 매개하며 이들 단백질의 다른 부분은 다른 역할을 한다.

한 부분에서 돌연변이가 일어나면 수용체의 다른 기능에는 관계없이 그 부분의 기능에만 영향을 미친다. 효모에서 인간에 이르기까지 모든 진핵세포는 zine finger 구조가 있는 전사조절인자를 가진다. 그러나 모든 전사조절인자가 프로게스테론-수용체와 같은 작용을 하지 않는다. 예를 들어 DNA 결합과 전사활성이 별개의 전사조절인자에 의해서 수행되는 수도 흔히 있다. 이 경우 유전자를 활성시키는 것은 은행에서 잠겨진 금고를 여는 것과 같이 두 가지 열쇠가 필요하다. (1) 개인별 금고에 특이한 열쇠가 필요하고, (2) 금고가 보관된 창고를 여는 은행직원의 열쇠가 필요하다.

 

 

엔핸서

어떤 전사조절인자는 그들이 조절할 유전자로부터 수천 염기쌍 멀리 격리되어 있는 DNA 구역에 결합한다. 이러한 DNA 서열을 엔핸서(enhancer)라 부른다. 그러나 이들 인자의 결합 효과는 어떤 경우에는 촉진유전자의 경우처럼 양성적으로, 어떤 경우는 음성적으로 나타난다. 엔핸서는 그들이 영향을 주는 유전자의 상부 또는 하부에 위치할 수도 있다. 엔핸서에 조절인자가 결합함으로써 어떻게 수천 염기나 멀리 격리된 유전자의 전사를 조절할 수가 있는가? 하나의 가능성은 엔핸서 결합단백질이 촉진유전자에 결합한 단백질과 직접 상호작용할 수 있도록 염색체 상에서 고리 (loop)가 형성된다는 것이다. Sp1은 여러 가지 유전자 특히 "house keeping" 유전자의 촉진유전자상에 존재하는 5'GGGCGG 3' 염기서열에 결합하는 zine finger 전사인자이다. Spl의 활성은 엔핸서에 결합하는 단백질에 의해서 더욱 증가한다.

이들이 어떤 식으로 상호작용하는지를 이해하기 위해서 한쪽 말단에서 300 염기쌍 떨어진 자리에 몇 개의 Sp1 촉진유전자를 두고 다른 쪽 말단에서 800 염기쌍 떨어지도록 몇 개의 엔핸서를 두면서 촉진유전자와 엔서 간의 간격을 약 1,800 염기쌍으로 한 구조의 DNA 분자를 인위적으로 만들었다. 이러한 분자들이 Spl과 엔핸서 단백질의 혼합물에 더해졌을 때 DNA는 약 300 염기쌍, 800염기쌍의 2개 꼬리를 갖는 고리를 형성하게 된다. 각 고리의 목부위는 Spl과 엔핸서 단백질 존재에 의해서 식별되었다. 촉진유전자와 엔핸서 부위가 결여된 인조 DNA 분자는 이들 두 단백질을 처리하더라도 고리를 형성하지 않았는데 이는 전사조절인자가 DNA 상에서 멀리 격리되어 있더라도 상호작용한다는 증거가 된다. 

 

유전자 전사가 일어나기 위해서는 명백하게 그 유전자를 포함한 영역의 구조가 변화되어야 한다. 전사인자의 결합은 DNA에서 히스톤의 위치를 바꾸어, 유전자의 일반적인 염주모양(bead on a string)의 뉴클레오솜(nucleosome)구조를 흐트릴 것으로 보인다. 또한 전사가 일어나는 염색체의 부분은 유전자 전사가 일어나지 않는 곳보다 덜 조밀하게 보일 가능성이 있다. 유전자 전사가 염색체 구조에 영향을 미치는 가장 확실하게 보여주는 증거 자료는 “거대염색체”이다.