단백질 군과 전사체 군의 통합 분석 후, 두 군에서 공통으로 상향 조절된 유전자는 3개뿐이며, 공통으로 하향 조절된 유전자는 하나도 없습니다. 그 이유는 무엇일까요?
단백질체학 및 전사체학의 통합 분석에서, 3개의 유전자만이 공통적으로 상향 조절되고 하향 조절되지 않은 현상은 여러 요인에 의해 발생할 수 있습니다.
첫째, 전사와 번역의 조절 차이
1. 전사 수준과 번역 수준의 차이
전사체 분석은 mRNA 수준을, 단백질체 분석은 단백질 수준을 분석하며, 두 가지가 항상 일치하지는 않습니다. mRNA의 안정성, 번역 효율, 단백질의 분해 속도는 최종 결과에 영향을 미칠 수 있습니다.
2. 번역 후 조절
mRNA 번역 과정에서 miRNA 등의 요인에 의해 조절되어 단백질의 풍부함에 영향을 미칠 수 있습니다.
둘째, 기술 민감도와 데이터 분석 방법의 차이
1. 기술 민감도의 차이
전사체학 기술(예: RNA-Seq)은 낮은 풍부도의 mRNA를 탐지할 수 있지만, 질량 분석은 낮은 풍부도의 단백질을 탐지하는 데 어려움을 겪어 일부 유전자가 mRNA 수준에서 상향 조절되지만 단백질 수준에서는 뚜렷하지 않을 수 있습니다.
2. 데이터 분석 방법의 차이
통합 분석을 수행할 때, 서로 다른 분석 방법(예: 정규화, 필터링 기준, 통계적 유의성 기준)은 서로 다른 결과를 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 단백질체와 전사체 데이터에서 서로 다른 차등 발현 선택 임계값(p값, Fold change 등)을 사용하면 공통적으로 상향 또는 하향 조절된 유전자의 수에 영향을 미칠 수 있습니다.
셋째, 생물학적 과정의 시간 차이
전사와 번역 사이에는 시간 지연이 존재하며, 일부 유전자는 mRNA 수준에서 빠르게 상향 조절되지만 단백질의 변화는 시간이 필요할 수 있으므로 특정 시점에서 하향 조절 유전자를 관찰할 수 없습니다.
넷째, 전사 후 및 단백질 분해 조절의 영향
1. mRNA 안정성과 분해 속도의 차이
일부 유전자의 mRNA는 상향 조절되더라도 불안정성(예: 빠르게 분해되는 mRNA) 때문에 단백질로 효과적으로 변환되지 않을 수 있습니다. 따라서 단백질체에서는 뚜렷한 상향 조절을 관찰할 수 없습니다.
2. 단백질 분해 메커니즘의 영향
일부 유전자의 mRNA가 상향 조절되고 단백질로 번역되더라도, 단백질의 분해 속도가 매우 빠르면 최종 단백질 풍부도가 뚜렷하게 상승하지 않거나 실험에서 탐지되지 않을 수 있습니다.
다섯째, 생물학적 기능의 차이
1. 서로 다른 조절 층의 적응성
일부 생물학적 과정에서는 세포가 환경 변화에 대응하기 위해 mRNA 수준을 조절하는 경향이 있으며, 다른 과정에서는 단백질 수준의 조절이 더 중요할 수 있습니다. 따라서 일부 유전자가 전사 수준에서 일관되게 상향 또는 하향 조절되더라도 단백질 수준의 반응은 다를 수 있습니다.
2. 특정 유전자 기능의 차이
일부 유전자는 세포 내에서 매우 높은 발현 배경을 가지고 있으며, 자극에 의해 mRNA가 크게 상향 조절되더라도 그 단백질은 이미 기능적으로 포화 상태일 수 있으며 세포는 추가적인 단백질 합성을 필요로 하지 않을 수 있습니다.
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