(RNA의 기능적 상관관계, rRNA, tRNA, mRNA)

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1 (RNA의 기능적 상관관계, rRNA, tRNA, mRNA)

2 RNA의 종류 대표적인 RNA들은 rRNA, tRNA, mRNA가 있음 tRNA와 rRNA는 안정한 RNA(stable RNA), mRNA는 불안정한 RNA(unstable RNA) tRNA와 rRNA는 세포와 수명을 같이함. mRNA는 필요에 따라서 만들어지고 사용 후 곧 분해됨

3 rRNA <rRNA> rRNA(ribosomal RNA)는 리보조옴이라는 세포소기관의 부속품 전체 RNA 중 80~85% 차지 리보조옴은 두개의 단위체, 대단위체(large subunit), 소단위체(small subunit)로 구성 <rRNA의 구조> 리보조옴 전체의 S값을 보면 원핵세포가 약 70S, 진핵세포가 약 80S 산술적으로 차이가 있음(두개의 단위체가 붙어 있는 형태가 구형에서 많이 어긋남) rRNA의 안정한 이유 분자내, 분자간 가교를 통해 부분적인 이중나선구조를 취할 수 있음. 단백질로 둘러싸여 있어 보호받을 수 있음.

4 rRNA <E. Coli의 16S rRNA 모식도>

5 rRNA <rRNA 합성> 리보조옴에 들어있는 rRNA가 여러 종류일지라도 만들 때엔 똑같은 양으로 합성 rRNA 들이 동일하게 합성 될 수 있도록 전사단위(transciption unit)로 조절 : 하나의 프로모터(promoter)에서 종결자(terminator)까지의 단위 합성속도 : 여러개의 전사단위가 동시에 작동하여 rRNA들을 합성 <대장균의 리보조옴 전사단위 모식도>

6 tRNA <tRNA> 유전자의 염기서열을 아미노산서열로 바꾸어 주는 일종의 중간자(adaptor) 약 74~95개의 nucleotide로 구성 처음 전사시엔 단일가닥 곧 내부적으로 상보적 결합 tRNA를 구성하는 염기들은 불변염기, 반가변염기, 가변염기로 분류

7 tRNA <tRNA의 합성> tRNA도 전사단위로 합성됨. 5’과 3’ 양쪽이 각각 RNase P, RNase D에 의해 끊어짐. 3’쪽 필수서열인 CCA는 tRNA nucleotide 이전효소(tRNA nucleotidyl transferase) 에 의해 만들어짐 tRNA가 가지고 있는 비정상적인 염기들은 DNA에서는 발견되지 않는 것 정상적인 염기들이 전사되고 난 후 생화학반응을 통해 변형됨 ; 염기의 메틸화반응(methylation) ; 염기의 내부구조를 재배열하는 반응(base rearrangement) ; 이중결합의 포화반응(douvle-bond saturation) ; 탈아미노반응(deamination) ; 황치환반응(sulphur substitution) ; 여러가지 복합체를 부가

8 tRNA <tRNA의 염기를 변형시키는 생화학반응들>

9 mRNA <mRNA> mRNA는 유전자 발현이 요구되는 시기에만 만들어지며, 불안정한 구조 필요에 따라 만들어지나 예외도 존재 : 헤모글로빈(hemoglobin)의 mRNA <진핵세포의 mRNA 구조> 진핵세포의 mRNA는 전사는 핵에서 일어나고, 해석은 세포질에서 일어남 인트론의 제거

10 mRNA <mRNA의 합성> 진핵세포의 mRNA는 5’과 3’ 끝이 변형되어 보호 받음 mRNA의 5’ 끝에는 인이 세 개 붙어 있음 여기에 7-methylguanosine(메틸화반응으로 7번 질소에 CH3가 붙은 guanosine)이 붙으면 5’ 쪽을 모자 씌우듯이 보호하기 때문에 캡(cap) 구조라 부름.

11 mRNA mRNA의 3’ 쪽에는 아데닌 nucleotide가 수십 개에서 수백 개까지 붙어 있음. 이런 모양을 긴 꼬리처럼 보인다 해서 poly(A) 꼬리(poly A tail)이라 부름. 진핵세포의 유전자에는 mRNA 전사가 끝나기 전 20~30bp 전에 특별한 신호. : 5’-AAUAAA-3’ 아데닐화 신호(polyadenylation signal)이라 부름

12 mRNA <poly (A)를 이용한 mRNA 분리>

13 mRNA mRNA의 인트론(intron) 제거 : RNA 이어맞추기(RNA splicing) : 대표적으로 GT-AG 법칙 진핵세포에는 U-RNA라는 또다른 종류의 RNA가 들어 있음. “핵 속의 작은 RNA”라는 뜻으로 snRNA(small nuclear RNA)라고도 부름 크기는 100~200 bp 정도이고 단백질과 결합하여 복합체를 이루면, snRNP (small nuclear ribonucleoprotein)라고 부름

14 mRNA <RNA 편집> 종종 RNA 편집(RNA editing)이라는 또 다른 변형과정이 나타남. ; mRNA에 몇 개의 nucleotide가 무작위로 삽입 ; 변형, 제거 등이 일어나는 상황 - 대표적인 예가 사람의 apolipoprotein B 처럼 C가 U로 변하는 경우

15 분자생물학강의자료-7 7. 해 석 (유전암호, 해석)

16 유전암호 <유전암호> tRNA, rRNA의 도움을 받아 mRNA의 염기서열이 단백질의 아미노산 서열로 바뀌는 과정이 해석(translation) 임. 아미노산 서열은 유전암호(codon, 코돈)의 순서에 따라 결정

17 유전암호 ► Start codon : AUG(Met) ► Stop codon : UAA, UAG, UGA U C A G
UUU(Phe) UUC(Phe) UUA(Leu) UUG(Leu) UCU(Ala) UCC(Ala) UCA(Ala) UCG(Ala) UAU(Tyr) UAC(Tyr) UAA(Stop) UAG(Stop) UGU(Cys) UGC(Cys) UGA(Stop) UGG(Trp) CUU(Leu) CUC(Leu) CUA(Leu) CUG(Leu) CCU(Thr) CCC(Thr) CCA(Thr) CCG(Thr) CAU(His) CAC(His) CAA(Gln) CAG(Gln) CGU(Arg) CGC(Arg) CGA(Arg) CGG(Arg) AUU(Ile) AUC(Ile) AUA(Ile) AUG(Met) ACU(Pro) ACC(Pro) ACA(Pro) ACG(Pro) AAU(Asn) AAC(Asn) AAA(Lys) AAG(Lys) AGU(Ser) AGC(Ser) AGA(Arg) AGG(Arg) GUU(Val) GUC(Val) GUA(Val) GUG(Val) GCU(Ser) GCC(Ser) GCA(Ser) GCG(Ser) GAU(Asp) GAC(Asp) GAA(Giu) GAG(Giu) GGU(Gly) GGC(Gly) GGA(Gly) GGG(Gly) ► Start codon : AUG(Met) ► Stop codon : UAA, UAG, UGA

18 아미노산의 종류 약 자 분자량 3자 1자 Alanine Ala A 89.1 Arginine Arg R 174.2 Asparagine Asn N 132.1 Aspartic acid Asp D 133.1 Cysteine Cys C 121.1 Gluramic acid Glu E 147.1 Glutamine Gln Q 146.2 Glycine Gly G 75.1 Histidine His H 155.2 Isoleucine Ile I 131.2 Leucine Leu L Lysine Lys K Methionine Met M 149.2 Phenylalanine Phe F 165.2 Proline Pro P 115.1 Serine Ser S 105.1 Threonine Thr T 119.1 Tryptophan Trp W 204.2 Tyrosine Tyr Y 181.2 Valine Val V 117.2

19 해석 <개요> tRNA가 아미노산 운반체 이론상으로 tRNA는 64개가 있어야 조금씩 다른 안티코돈이 같은 아미노산을 운반이고 이를 이소수용체(isoacceptor)라고 부름. 아미노산이 tRNA에 부착되는 과정을 아미노아실화반응(aminoacylation) 아미노산은 tRNA 3’ 끝의 CCA에 가서 붙게 됨 아미노산의 카르복실기와 tRNA의 3’ 끝의 OH기 사이에 결합 아미노아실 tRNA 합성효소(aminoacyl tRNA synthetase)라는 효소에 의해 발생

20 해석 <동요반응(wobble) 예시 1> <동요반응(wobble) 예시 2>

21 해석 <개시(initiation)>

22 해석 <연장(elongation)>

23 해석 <종결(termination)> * RF : releasing factor