DNA, RNA,그리고유전정보의흐름

Chapter 4

중심이론(Central Dogma)

- 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)은당-인산결합으로연결된 4개의염기로구성됨.

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 DNA의구조: 상보적인서열을갖는이중나선구조임

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 발현개시점유전자발현 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