DNA, RNA, 그리고 유전정보의 흐름
Chapter 4
(Central Dogma) 중심이론
- 유전정보의 흐름
주요 내용
핵산의 주요 구성물질
DNA의 구조와 복제 현상
RNA의 합성기전과 그 의미
단백질의 합성 기전
유전정보의 해석 (codon-anticodon)
유전정보 (유전자)의 구조
- 뉴클레오티드 (Nucleotide): 핵산의 기본 단위임
= 염기 (Base)
= 당 (sugar)
= 인산 (phosphates)
- Polynucleotide: nucleotide의 중합체
= Phosphodiester 결합
= 5’-말단/3’-말단 (방향성이 있음)
4.1 핵산 (nucleic acid)은 당-인산 결합으로 연결된 4개의 염기로 구성됨.
Polymeric structure of nucleic acids
핵산의 당-인산기 등뼈
Phosphodiester 결합
1) RNA와 DNA의 구조적 차이 - 당: ribose와 deoxyribose
- 염기:
2) Nucleotide는 핵산의 단위체 임
- Nucleoside 5’-phosphate: nucleotide
Nucleotides
DNA polarity.
b-glycosidic linkage in a nucleoside.
- DNA 이중나선 구조는 유전정보를 복제하는데 중요함
1) 이중나선 구조는 수소결합과 소수성 상호작용 및 반데르발스 상호작용에 의해 안정화 됨
4.2 DNA 의 구조: 상보적인 서열을 갖는 이중나선구조임
X-ray diffraction
DNA double helix
- 수소결합: 다른 쪽 사슬의 염기 사이에 작용
= Hydrogen bond: 1 – 5 Kcal/mol
- 염기의 치쌓임 (Base stacking): van der Waals force
= 0.5 – 1 kcal/mol
샤가프 법칙 (Chargaff rule of DNA base-paring)
DNA base-paring
2) DNA는 여러 가지 구조적 형태를 가짐 - DNA가 존재하는 환경에 따라
= A-type: 탈수된 상태
= B-type: 정상 상태
= Z-type: GC-량이 많은 영역
4.3 이중나선 구조는 유전정보를 정확하게 전달할 수 있음 1) 반보존적 복제가 일어남
Meselson and Stahl Experiment
2) 이중나선 구조는 가역적으로 녹을 수 있음
- DNA melting curve: DNA denaturation curve (break the hydrogen bonds) - Melting temperature (Tm):
- Hyperchromism: 흡광도 증가현상
Absorption scanning of DNA
DNA melting curve
(hyperchromism)
4.4 DNA의 복제
1) DNA 중합효소 (DNA polymerase)는 phosphodiester 결합을 촉매한다.
DNA 복제에 필요한 것
• 주형가닥 (Template)
• deoxynucleotide
• Primer
• DNA polymerase
DNA 복제는 방향성이 있다.
• 5’ 3’으로 진행
• Editing 작용이 있음 (DNA polymerase)
4.5 유전자 발현
유전자 발현이란?
1) 유전자 발현에 중요한 RNA
• mRNA (전령 RNA, messenger RNA)
• tRNA (전달 RNA, transfer RNA)
• rRNA (ribosomal RNA)
• snRNA (small nuclear RNA)
• miRNA (micro RNA)/siRNA (small interfering RNA)
2) 유전자 발현에 중요한 단백질
• RNA polymerase
• 전사조절인자 (transcription factors)
3) RNA polymerase에 의한 RNA의 합성 (전사, transcription)
• 방향성이 있음 (5’ 3’ 방향)
• 발현개시점에서 시작해서 발현종결점에서 끝남
• mRNA의 합성
유전자의 구조와 발현개시점 유전자발현 종결점의 구조
4) tRNA는 amino acid를 실어오는 RNA임
• 20가지 amino acid에 특이적인 tRNA가 존재함
• stop codon에 대한 tRNA는 없음
5) 단백질 합성 (번역, translation)
• Ribosome에서 일어남
• rRNA가 peptide 결합을 매개함
• mRNA의 정보를 읽는 방향이 있음
tRNA의 구조
