Transcript DNA와 RNA
제5장 유전자 구조와 분자 유전 (유전자의 구조) 주요 학습내용 • • • • • 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.