헝가리 의대를 준비하기 위한 해부생리학19

오늘은 19일차 입니다. 오늘이 유전자 파트에서 중요한 비중을 차지하는 부분을 할 예정이기 때문에 한번 집중해 보겠습니다.

 

유전자 발현

DNA에 들어있는 정보는 단백질 합성을 지시한다. 이런 과정을 유전자 발현(gene expression)이라고 한다. 단백질은 세포에서 생산되며 세포 속을 구조 구성요소로, 구조 단백질은 세포 바깥으로 분비되어 세포 속의 화학반응을 조절하는 효소로써 사용된다. DNA는 단백질 합성을 지시해 생명체의 구조와 기능의 특징에 영향을 끼친다. 예시로 모두 DNA를 가지고 있지만 눈 색, 머리카락 색깔이 다른 것과 같은 것이다.

 

DNA분자는 2개의 뉴클레오티드 가닥 형태를 이루기 위해 서로 연결된 뉴클레오티드로 구성된다. 둘은 서로 연결되어 있고, 꼬여있는 사다리 모양을 하고 있다. 이런 뉴클레오티드는 화학적 문자로서의 기능을 가지게 된다. 유전자(gene)는 특별한 단백질을 만들어내는 화학적 언어로 된 뉴클레오티드의 연속이다. 

 

유전자 발현은 전사와 유전자부호해독으로 2단계로 나뉜다. 예시를 통해 설명하자면, 요리를 하는데 조리법을 알기 위해 책의 조리법을 전사(transcription) 하여 알아내야 하고, 이러한 정보를 통해 부장에서는 조리법으로 요리를 만드는 것, 즉 어떤 형태에서 다른 형태로 변화하는 것을 유전자부호해독(translation)이라고 한다.

 

DNA는 다른 단백질을 만들기 위해 수많은 유전자를 가진다. 하지만 분자가 너무 커 핵구멍을 통해 리보소체로 들어갈 수 없다. 그러므로 "전사" 를 통해 필요한 DNA 정보를 복사하는 것이다. 이와 같은 복사를 전령DNA(messenger RNA, mRNA)라 부르고, 이 RNA는 핵에서 리보소체로 이동해 복사한 정보를 이용해 단백질을 형성하는데, 이런 현상이 유전자부호해독이다. 이런 단백질을 합성하는 데 필요한 성분이 전달RNA(transfer RNA, tRNA)이다. 이 물질이 아미노산을 리보소체로 운반한다.

 

전사

유전자 발현의 첫 단계인 전사(transcription)이다. 일어나는 방법은 DNA의 이중 가닥이 분리되고, DNA뉴클레오티드는 티민, 아데닌, 시토신 또는 구아닌이고, mRNA의 뉴클레오티드는 우라실, 아데닌, 시토신 또는 구아닌을 포함한다. DNA의 뉴클레오티드의 개수,배열에 맞추고 mRNA의 뉴클레오티드의 개수, 배열이 맞춰진다. DNA, mRNA 둘의 결합상황에서는 뉴클레오티드는 특정한 규칙으로만 만나는데, (첫번째가 DNA, 두번째가 RNA라고 가정)티민-아데닌, 아데닌-우라실, 시토신-구아닌, 구아닌-시토신 순이다.

 

DNA와 RNA의 뉴클레오티드가 쌍을 이룬 후, 효소가 RNA 뉴클레오티드 사이에 화학결합을 형성, 긴 mRNA를 분리하고 정리하는 반응을 촉진시킨다. mRNA의 정보는 특정한 아미노산에 전시된 유전자부호(codon)라는 세 개의 뉴클레오티드 무리에 담겨 있다.

 

유전자부호해독

유전자부호해독(translation)은 mRNA의 정보를 기반으로 단백질을 합성하는 반응으로 리보소체에서 일어난다. mRNA가 전사를 마치고 핵구멍을 통과해 리보소체로 오게 되면 유전자부호해독을 시작한다.

 

이의 과정은 mRNA와 두 개의 RNA, tRNA와 rRNA가 필요하다. tRNA의 세 개의 연속된 뉴클레오티드로 된 대응유전자부호(anticodon)는 유전자부호와 쌍을 이룬다. 아미노산은 tRNA의 다른 부분에 결합된다. 이를 통해 mRNA의 유전자 부호에 정확한 아미노산이 맞게 된다. 이런 유전자부호해독을 하는 동안 리보소체는 mRNA에 붙어 mRNA를 tRNA분자와 같이 정렬시킨다. 리보소체와 연관된 효소로 인해 tRNA에 결합된 아미노산 사이에 펨티드 결합(peptide bond)을 형성한다.

 

그 뒤로 mRNA가 하나의 유전자부호로 내려가고, 그 뒤로 위의 과정을 반복해 폴리펩티드 사슬(polypeptide chain)을 형성한다. 이 사슬을 방출되고 접혀서 단백질 분자의 입체구조를 형성한다. 단백질은 리보소체에서 각 생산된 사슬이 합쳐진 구성으로 된다.