Transcript 제1장 동물 유전공학이란

강의자료 1
제1장 동물 유전공학이란 ?
1. 동물유전공학의 개념
▣ 유전공학이란
- 생명공학 또는 생물공학(Biotechnology)의 핵심분야
- 특정 생물에 다른 종(species)의 유전자(gene)를 조합해 본래 갖고 있지않던
새로운 형질을 가진 생물체를 만들어내는 기술
(세포융합, 핵치환, 수정란 조작 또는 유전자 재조합 기술 등)
▣ 유전공학의 발달
- DNA의 3차원적 입체구조인 이중 나선구조의 발견
(Watson과 Crick, 1953년)
- DNA 염기서열 분석 방법 개발(Maxam 외, 1977년)
- 핵산증폭반응(Polymerase Chain Reaction, PCR) 개발
: Taq 중합효소 발견, DNA 또는 RNA의 특정 부위를 Tube 내에서 증폭
▣ 동물 유전공학의 분야
: 분자유전학과 유전자재조합 기술의 발달로 축산을 포함한 여러 분야에서 적용
가능(식량증산, 질병의 치료 및 예방, 환경개선 등)
- 형질전환동물 생산에 의한 새로운 품종개발
- 분자육종과 효율적 동물개량
- 번식효율 향상을 위한 유전공학 분야
- 동물병의 진단, 치료와 예방
- 고기의 생산능력 및 품질개선
- 우유생산성, 품질개선 및 우유내 유용물질 생산
- 사료자원의 개발 및 사료이용성 향상 등
▣ 동물 유전공학의 전망
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강의자료 2
제2장 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
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
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)
강의자료 3
제3장 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)
-
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.