제13장. DNA에서 단백질까지 전사체의 생산 유전암호의 판독기 전사체의 번역 돌연변이와 단백질 리신(ricin)의 출처인 피마자 씨앗. 리신은 리보솜을 파괴하여 독성을 나타낸다. 리신 단백질은 어떻게 만들어질까?

1. 전사(Transcription); 유전자 발현의 첫 단계 DNA RNA의 과정 전사체: mRNA, tRNA, rRNA RNA 중합효소(RNA polymerase)의 작용 mRNA 전사체의 가공 과정 1) 5’ Capping – 5번 말단에 변형 구아닌의 첨가 2) 3’ Poly A tailing – 3번 말단에100~300 개의 ‘A’뉴클레오티드 첨가 3) Splicing – 인트론(intron-개재서열)을 제거하고 엑손(exon-번역부위)끼리 연결

RNA의 생산 개시-전사(transcription)시작 RNA 합성에 사용되는 뉴클레오티드: A, C, G, U DNA와의 염기쌍 형성은 A-U, C-G로 일어난다. RNA중합효소에 의해 일어난다. DNA주형이 필요하다.

전사의 과정 각 유전자의 앞에는 그 유전자의 전사(유전자 발현의 시작)를 알리고 전사량(발현량)을 조절하도록하는 프로모터(Promoter)가 존재한다. RNA 중합효소는 이곳에서부터 전사를 시작한다. 전사는 DNA이중 가닥의 한쪽을 주형으로 사용하여 일어난다.

RNA의 신장 종료 신호를 만날때까지 RNA 뉴클레오티드의 중합이 계속된다. 종료 신호에 의해 RNA합성이 중단되고 DNA로부터 분리된다.

RNA 분자의 가공과정 변형1. 변형2. 변형3. 스플라이싱(splicing)

mRNA전사체의 번역(코돈 암호해독) DNA 삼중자 암호(triplet code)와 번역과정 : 이들 암호는 단백질에 위치할 아미노산들을 지정함으로써 단백질의 아미노산 순서를 결정하게 된다.

유전암호와 아미노산 유전암호의 수는 아미노산 수보다 많다  암호의 redundancy(즉, 여러 암호가 하나의 아미노산을 지정할 수 있다) 64개 중 하나는 개시코돈(AUG), 3 개는 아미노산을 지정하지 않으며 번역을 끝내는 종결암호(UAA, UAG, UGA)로 사용된다. 미토콘드리아는 약간 다른 암호체계를 갖는다.

번역도구들: tRNA mRNA와 상호작용하는 안티코돈 부위에 따라 3’말단에 서로 다른 아미노산이 결합되어 전달된다. 안티코돈의 첫번째 염기는 코돈의 3번째 염기와의 결합에 있어 앞의 두 염기보다 덜 엄격하다(Wobble effect). 코돈의 수보다 tRNA의 종류가 더 적을 수 있다.

번역도구들:리보솜 아미노산들 사이의 펩티드 결합이 형성되는 장소 리보솜은 여러 rRNA와 수많은 단백질들로 이루어진 커다란 복합체로서 두 개의 소단위로 구성된다.

3. 단백질 합성(전사체의 번역과정) 1)개시단계(initiation): 리보솜 작은 소단위가 개시 tRNA와 함게 mRNA의 개시 코돈(codon)에 모였을 때(개시 복합체의 형성) 번역 시작. 2)신장단계(elongation): mRNA에 연속된 codon에 따라 적합한 tRNA가 운반한 아미노산을 결합시키는 과정(펩티드 결합의 형성) 3)종결단계(termination): 리보솜이 mRNA의 종결코돈에 도착하고 이에 대응한 방출인자가 결합하면 번역 복합체(mRNA, 리보솜, tRNA 등)가 해체.

번역의 과정

4. 돌연변이의 효과- 염기의 치환, 결실, 삽입 번역틀(reading frame)의 변경 염기치환과 염기 결실의 효과 : 어느 것이 더 큰 변화를 일으키는가?

돌연변이의 발생원인 자연 돌연변이: DNA복제시 발생하는 DNA중합효소의 실수 이온화 방사선(ionizing radiation): 고에너지 파장이 DNA를 손상시키거나 자유라디칼(free radical)형성으로 간접적인 DNA손상을 일으킴. 비이온화 방사선(nonionizing radiation): 자외선(UV)과 같은 높은 에너지 파장은 전자를 고에너지 수준으로 끌어올려 티민 이합체(Thymine dimer)같은 변형을 일으킨다. 알킬화물(alkylating agent): DNA에 전하를 띤 에틸 혹은 메틸 그룹을 붙여 염기쌍 변화를 유발한다. 전위인자(전위요소, transposon) 움직이는 DNA요소는 DNA의 암호 서열을 파괴할 수 있다. 매클린톡. 전위인자가 DNA의 각기 다른 위치에 끼어들거나 빠져나가 옥수수의 낟알 색이 바뀔 수 있음을 증명했다. 돌아다니는 DNA조각의 발견!

돌연변이원-이온화방사선 감마선에 노출된 사람의 염색체. 조각난 염색체 조각들은 세포 분열시 소실된다. 방사능에 노출된 정도가 심할수록 염색체 손상 정도도 심각하게 나타난다.

진핵세포의 단백질 합성 개요