제13장. DNA에서 단백질까지 전사체의 생산 유전암호의 판독기 전사체의 번역 돌연변이와 단백질

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1 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?

2 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

3 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.

4 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.

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

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

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

8 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.

9 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.

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

11 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.

12 번역의 과정

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

15 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!

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

17 진핵세포의 단백질 합성 개요