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Life & Food SciencesLife & Food Sciences

2부 생명의 연속성

1. 세포의 유전정보 이용

- 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



DNA vs RNADNA vs RNA



1) 세균의 유전자 발현 조절

- Operon 을 통한 발현 조절

- repressor(억제자) : 유전자발현억제

- operator(작동자) : 유전자 조절부위

-> repressor 결합부위

- operon : 효소생성 유전자 + 조절부위

- ex) E. coli의 lac-operon



2) 다세포생명체의 유전자 발현 조절

- 세포마다 발현되는 유전자가 다름

- 외부신호에 의한 transcription factor(전사인자)의 활성화

- transcription factor : 유전자의 전사를 조절하는 단백질

- 전사인자, RNA polymerase의 복합체 형성으로 개시

- 전사인자의 특징

-> 몇 가지의 유형으로 분류

-> 유사한 3차 구조의 DNA-binding motif 를 가짐

-> helix-turn-helix, zinc finger, leucine zipper


DNA-binding motif

A, B : helix-turn-helixC : zinc fingerD : leucine zipper


2부 생명의 연속성3) Transcription

- 유전자의 전사를 시작하기 위해 RNA polymerase가 DNA의 특정장소에 붙음

- promotor : DNA 상의 RNA polymerase 결합부위

- 일부 TF는 promotor에 결합 RNA pol.의 결합을 도움

- promotor 중 TATA 박스에 결합

- DNA 이중나선 중 하나의 가닥을 주형으로

- DNA에 상보적인 RNA 합성 (5’->3’)- 사용되지 않는 가닥 : coding strand(코딩가닥)

- 여러 개의 RNA를 동시에 합성 가능


Eukaryotic transcriptionEukaryotic transcription


RNA transcriptionRNA transcription



2. RNA 종류

- 단백질 합성에 관여하는 3 종류의 RNA

- mRNA (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

-> 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



tRNA anticodon vs mRNA codontRNA anticodon vs mRNA codon



☞ RNA modification (RNA 성숙과정)

- 원핵생물 : RNA 전사 후 바로 단백질 합성에 이용

- 진핵생물 : 핵 내에서 RNA 합성 후 성숙과정을 거친 뒤 세포질로 이동

1) capping : 5’ 말단에 변형된 뉴클레오티드 부착

2) 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



원핵세포와 진핵세포의 전사과정 비교원핵세포와 진핵세포의 전사과정 비교



3. Translation (단백질합성)

- 염기로 된 유전정보(genetic code)를 특정 아미노산서열로 해독

- 세 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

- 모든 종은 동일한 codon을 사용



Codon 과 아미노산Codon 과 아미노산



1) Translation

- mRNA, tRNA, ATP, GTP, 단백질인자들 필요

- initiation tRNA 합성

- initiation -> elongation -> termination



(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

- 큰 리보솜 소단위가 initiation complex에 결합

- 리보솜이 한 codon 씩 움직여 가며 새로운 aa-tRNA로부터 아미노산을 첨가해 나감



(3) Termination

- 리보솜이 종결코돈(UGA, UAG, UAA)에 닿으면 방출인자(release factor)가 결합

- elongation 중지 -> polypeptide, tRNA, 리보솜 소단위 분리 후 재활용


☞ Polyribosome : 하나의 mRNA로부터 다량의 단백질 합성


Transcription&

Translation

Transcription&

Translation

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