Chapter 9. DNA story
1. DNA is transforming material
1) 형질전환(transformation) 물질의 발견
- 오늘날 DNA : 공룡복제의 원인물질, 유전자치료, 강도잡기, -> 유전물질
- 옛날에는 ?
-> Miescher : 1869, 세포핵에서 질소, 인 포함 산성물질 발견 -> 핵산으로 부름> Miescher 1869, 세포핵에서 질소, 인 포함 산성물질 발견 > 핵산으로 부름
-> Garrod의 관찰 : 선천적 사질환 환자에게서 특정 단백질이 결핍됨
-> 단백질과 유전의 연관성 설명
1928년 F d i k G iffith의 폐렴쌍구균을 이용한 실험
Chapter 9. DNA story
☞ 1928년 Frederick Griffith의 폐렴쌍구균을 이용한 실험
- S 형 : 병원성, 다당류 성분의 캡슐 vs R 형 : S 형의 돌연변이, 캡슐 없음, 비병원성
S 형의 어떤 물질이 R형을 S 형으로 형질전환시킴
2) 형질전환물질이 DNA임을 확인
Chapter 9. DNA story
2) 형질전환물질이 DNA임을 확인
- 1944년 Avery, McLeord, McCarty의 실험
- 죽은 S 형을 단백질분해효소와 DNA 분해효소로 처리 한 후 R 형과 함께 쥐에 주입
세균을 형질전환시킨 물질은 DNA 임세균을 형질전환시킨 물질은 DNA 임
Chapter 9. DNA story
☞ Hershey and Chase의 실험y 의- 35S : protein 표지- 32P : DNA 표지
유전물질은 단백질이 아니고DNA 임DNA 임
3) DNA 구조 확인
Chapter 9. DNA story
3) DNA 구조 확인
- Levine(1920) : 핵산에서 ribose와 deoxyribose 발견 -> RNA vs DNA 의 차이 밝힘
- Chargaff : adenine vs thymine, guanine vs cytosine이 동일한 농도로 존재함 밝힘
- Wilkins and Franklin : X선 회절패턴 관찰 -> nucleotide가 일정한 간격으로 반복됨
- 1953, Watson and Crick : double helix 구조 밝힘
James D Watson Francis HC CrickJames D. Watson, Francis HC Crick
Chapter 9. DNA story
2. DNA의 3차 구조
1) DNA 기본구조
- purine pyrimidine ring- purine, pyrimidine ring
- base
- P
- pentose
3 DNA 복제 (DNA replication)
Chapter 9. DNA story
3. DNA 복제 (DNA replication)
- semiconservative replication(반 보존적 복제)
-> 1958, Maselson & Stahl의 실험
-> 1차 heavy 15N -> 2차 light 14N 조건으로 배양 후 DNA 원심분리
4 From DNA to protein
Chapter 9. DNA story
4. From DNA to protein
1) 세포의 유전정보 이용
DNA 복제를 통한 유전정보의 전달- DNA 복제를 통한 유전정보의 전달
- DNA에 보관된 유전정보 : transcription(전사), translation(해독)를 통해 단백질 합성
- transcription : DNA -> RNA 합성과정
- translation : mRNA -> protein 합성과정
- RNA polymerase : RNA 합성효소
2) Transcription
Chapter 9. DNA story2) Transcription
- 유전자의 전사를 시작하기 위해 RNA polymerase가 DNA의 특정장소에 붙음
- promotor : DNA 상의 RNA polymerase 결합부위p- 일부 TF는 promotor에 결합 RNA pol.의 결합을 도움
- promotor 중 TATA 박스에 결합
- DNA 이중나선 중 하나의 가닥을 주형으로DNA 이중나선 중 하나의 가닥을 주형으로
- DNA에 상보적인 RNA 합성 (5’->3’)- 사용되지 않는 가닥 : coding strand(코딩가닥)
여러 개의 RNA를 동시에 합성 가능- 여러 개의 RNA를 동시에 합성 가능
3) RNA 종류
Chapter 9. DNA story
3) RNA 종류
- 단백질 합성에 관여하는 3 종류의 RNA
- mRNA (messenger RNA) : 유전정보의 운반mRNA (messenger RNA) 유전정보의 운반
-> 세 개의 염기가 하나의 조를 이룬 유전암호(codon) 포함
-> 유전자에 따라 다양한 길이 : 500 ~ 3000 뉴클레오티드
rRNA (ribosomal RNA) : 리보솜의 구성인자- rRNA (ribosomal RNA) : 리보솜의 구성인자
-> 단백질과 함께 리보솜 형성
-> 두 개의 소단위로 구성 : 세포질 내에서 분리되어 있음 -> 단백질합성 시 재결합
- tRNA (transfer RNA) : 특정의 아미노산을 mRNA 특정부위에 운반
-> mRNA와 특정 아미노산 의 연결자 역할
-> mRNA 연결부위 : 세 개의 염기로 된 anticodon
-> tRNA 말단 : 아미노산과 공유결합 -> 특정효소 관여
☞ RNA modification (RNA 성숙과정)
Chapter 9. DNA story
☞ RNA modification (RNA 성숙과정)
- 원핵생물 : RNA 전사 후 바로 단백질 합성에 이용
- 진핵생물 : 핵 내에서 RNA 합성 후 성숙과정을 거친 뒤 세포질로 이동진핵생물 핵 내에서 RNA 합성 후 성숙과정을 거친 뒤 세포질로 이동
1) capping : 5’ 말단에 변형된 뉴클레오티드 부착
2) polyadenylation : 3’ 말단에 100 200의2) polyadenylation : 3’ 말단에 100~200의
adenine 첨가 poly A tail 형성
3) intron 제거 : 해독되지 않는 RNA 부분을
splicing 과정에 의해 제거
-> exon : 해독되는 RNA 부분
4) Translation (단백질합성)
Chapter 9. DNA story
4) Translation (단백질합성)
- 염기로 된 유전정보(genetic code)를 특정 아미노산서열로 해독
- 세 개의 연속된 mRNA 염기가 codon을 형성세 개의 연속된 mRNA 염기가 codon을 형성
- initiation codon (시작코돈) : 단백질 합성이 시작되는 mRNA 부위 -> AUG- termination codon (종결코돈) : 단백질 합성 종료 -> UGA, UAA, UAG
leader sequence (선도 서열) : 5’ 쪽 해독이 되지 않는 부위 > 리보솜의 rRNA와 결합- leader sequence (선도 서열) : 5 쪽 해독이 되지 않는 부위 -> 리보솜의 rRNA와 결합
- 모든 종은 동일한 codon을 사용
☞ Translation process
Chapter 9. DNA story
☞ Translation process
- mRNA, tRNA, ATP, GTP, 단백질인자들 필요
- initiation tRNA 합성
- initiation -> elongation -> termination
(1) Initiation
Chapter 9. DNA story
(1) Initiation
- 리보솜 소단위의 짧은 rRNA 서열과 mRNA leader sequence의 수소결합 형성
- Met-tRNA(initiator tRNA)의 AUG codon에 결합 -> initiation complex 형성
(2) Elongation
Chapter 9. DNA story
(2) Elongation
- 큰 리보솜 소단위가 initiation complex에 결합
- 리보솜이 한 codon 씩 움직여 가며 새로운 aa-tRNA로부터 아미노산을 첨가해 나감
(3) Termination
Chapter 9. DNA story
(3) Termination
- 리보솜이 종결코돈(UGA, UAG, UAA)에 닿으면 방출인자(release factor)가 결합
- elongation 중지 -> polypeptide, tRNA, 리보솜 소단위 분리 후 재활용
Chapter 9. DNA story
5) 세균의 유전자 발현 조절
- Operon 을 통한 발현 조절
O : f ti i it f i- Operon : a functioning unit of genomic
DNA containing a cluster of genes
under the control of a single
regulatory signal or promoter
- repressor(억제자) : 유전자발현억제
- operator(작동자) : 유전자 조절부위p ( )-> repressor 결합부위
- operon : 효소생성 유전자 + 조절부위
ex) E coli 의 lac operon- ex) E. coli 의 lac-operon