Transcript DNA와 RNA

제5장 유전자 구조와 분자 유전
(유전자의 구조)
주요 학습내용
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유전자로서의 DNA구조
RNA의 구조, 기능 및 DNA와의 차이점
DNA의 복제 과정
Central Dogma의 이해
전사와 번역에 의한 단백질의 합성
nucleosome 형태
► 염색체는 DNA와 단백질로 구성
► DNA가 응축된 상태임
염주알 형태의 nucleosome
2중 나선 구조
DNA는 3부위로 구성
Deoxyribose sugar
Base
Phosphate
4
5
1
2
3
N-glycosidic bond
Phosphodiester bond
Nucleotide sugar
DNA는 4가지
Deoxynucleotide로
구성
T
A
디옥시리보스에 부착
디옥시리보스에 부착
C
G
핵산(nucleic acid)
(1) 뉴클레오타드(nucleotide)
- 핵산에는 DNA와 RNA 두 종류가 있음, “핵에 들어 있는 산성물질”
- 인산(phosphoric acid) : 당(sugar) : 염기(base) = 1 : 1 : 1로 구성
- DNA=dATP, dCTP, dGTP, dTTP
- RNA=ATP, CTP, GTP, UTP
- 5탄당, 디옥시리보오스(deoxyribose), 리보오스(ribose)
- 퓨린(purine, 이중고리) = 아데닌(A; adenine), 구아닌(G; guanine)
- 피리미딘(pyrimidine, 단일고리) = 시토신(C; cytosine), 티민(T; thymine),
우라실(U; uracil)
(2) 폴리뉴클레오티드(polynucleotide)
- 뉴클레오티드들의 에스테르 결합에 의해 연결
- 3차 탄소에 있는 OH기와 다른 뉴클레오티드의 5차 탄소에 있는 인산과 결합
(3) DNA와 RNA
(4) 사람의 DNA
- 세포 하나의 DNA 길이는 약 2m, 사람 몸의 세포는 약 1014개의 세포로 구성
- 총 길이 약 2X1014 Km, 태양과 지구 왕복 5회 이상
(5) 기능
- DNA는 유전정보를 저장하는 역할
- RNA는 mRNA(messenger RNA), rRNA(ribosomal RNA), tRNA(transfer RNA)
DNA의 복제
3’
5’
DNA중합효소
선도사슬
5’
3’
RNA 프라이머(primer)
오자키 절편
복제복합체
리가아제
5’
3’
Central Dogma
(중심원리)
Replication
Transcription
Translation
(nucleotide 언어
=아미노산언어)
DNA 와 RNA의 차이
DNA
RNA
A,C,G,T
A,C,G,U
Double Stranded
Single Stranded
LONG
SHORT
TRANSCRIPTION
RNA
Polymerase
DNA
DNA
Template Strand
Messenger
RNA(mRNA)
TRANSCRIPTION
ATGGCCTTAGACGCTTACCGGACGTGAC
TACCGGAATCTGCGAATGGCCTGCACTG
DNA
mRNA
synthesis
RNA
AUGGCCUUAGACGCUUACCGGACGUGAC
top strand
coding strand
sense strand
bottom strand
template strand
antisense strand
RNA Processing
DNA
Transcription
Primary
Transcript
mRNA
RNA Splicing
유전암호
- tRNA, rRNA의 도움을 받아 mRNA의 염기서열이 단백질의
아미노산 서열로 바뀌는 과정이 해석(translation) 임.
- 아미노산 서열은 유전암호(codon, 코돈)의 순서에 따라 결정
U
C
A
G
UUU(Phe)
UCU(Ala)
UAU(Tyr)
UGU(Cys)
U
UUC(Phe)
UCC(Ala)
UAC(Tyr)
UGC(Cys)
C
UUA(Leu)
UCA(Ala)
UAA(Stop)
UGA(Stop)
A
UUG(Leu)
UCG(Ala)
UAG(Stop)
UGG(Trp)
G
CUU(Leu)
CCU(Thr)
CAU(His)
CGU(Arg)
U
CUC(Leu)
CCC(Thr)
CAC(His)
CGC(Arg)
C
CUA(Leu)
CCA(Thr)
CAA(Gln)
CGA(Arg)
A
CUG(Leu)
CCG(Thr)
CAG(Gln)
CGG(Arg)
G
AUU(Ile)
ACU(Pro)
AAU(Asn)
AGU(Ser)
U
AUC(Ile)
ACC(Pro)
AAC(Asn)
AGC(Ser)
C
AUA(Ile)
ACA(Pro)
AAA(Lys)
AGA(Arg)
A
AUG(Met)
ACG(Pro)
AAG(Lys)
AGG(Arg)
G
GUU(Val)
GCU(Ser)
GAU(Asp)
GGU(Gly)
U
GUC(Val)
GCC(Ser)
GAC(Asp)
GGC(Gly)
C
GUA(Val)
GCA(Ser)
GAA(Giu)
GGA(Gly)
A
GUG(Val)
GCG(Ser)
GAG(Giu)
GGG(Gly)
G
U
C
A
G
► Start codon : AUG(Met)
► Stop codon : UAA, UAG, UGA
약자
아미노산의 종류
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
131.2
Lysine
Lys
K
146.2
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
tRNA의 구조
리 보 솜(Ribosomal)
단백질 합성
(Protein Synthesis)
Protein translation 과정
1) Formation of the initiation complex
2) Elongation of the polypeptide chain
binding of aminoacyl-tRNA
peptide bond formation
translocation
3) Termination
<개시(initiation)>
<연장(elongation)>
<종결(termination)>
개시(initiation)
-
개시복합체 형성
리보솜 소단위
MET-tRNA
mRNA개시코돈
조립복합체 완성
- 60S 대단위 리보솜이 개시복합
체와 결합 AUG코돈은 P-site
에 위치
- 새로운 aminoacyl
tRNA가 A-site에
위치한다
- P-site에 있는 tRNA의 아미
노산과의 공유결합이 끊어짐
-2개의 아미노산간의
공유결합 형성
(펩타이드 결합)
- 첫번째 tRNA는
P-site에서 유리
- A-site에 있던 petidyl-tRNA
가 P-site로 이동할 준비가 됨
- 리보솜이 mRNA를 따라 하나의 코돈
만큼 이동하므로 A-site가 비워지게
되며 새로운 Aminoacyl-tRNA를
받을 준비를 하게됨
- P-site에 있는 아미노산이
tRNA로부터 분리되고, A-site
에 있는 aminoacyl-tRNA와
peptide결합
- tRNA는 P-site에서 유리되고,
리보솜의 하나의 코돈만큼 이동
하면서 A-site를 비우면서 새로
운 amonoacyl-tRNA를 받을
준비를 함
- 신장(elongation)
cycle은 반복됨
- 정지코돈인 AUU,UAG,UGA가
A-site에 도달하면 바로 전에
첨가된 아미노산이 마지막이 됨
(정지코돈과는 어떤 tRNA도
상보코돈을 가지고 있지 않음)
-리보솜이 정지코돈에 도달하면
유리요소(releasing factor)
라는 특수 단백질이 A-site를
차지함
- 유리인자는 A-site에 있는
종결코돈과 결합 번역작업을
종료시키는 역할을 수행
- 첫번째 역할은 새롭게 합성된 단
백질을 P-site에 있는 peptidyl
-tRNA로부터 분리시키는 일이다.
- 새롭게 합성된 단백질이 리보솜에서
분리되면 이어서 나머지 복합체도
분리된다.
- 분리된 리보솜 소단위들과 mRNA는
다시 결합하여 새로운 개시 복합체를
형성할 수 있으며, 계속하여 같은
단백질을 합성할 수 있다.