12. 유전자의 발현_전사까지

사실 생물은 내용을 어떻게 정리해야 할까. 

너무 방대하고 엄두가 안 나 시작도 못했었는데...

(나... 완벽할 것 같지 않아서 우물쭈물하다가 시작 못 하는 타입)

화학을 이렇게 정리하고 나니

모르는 거 위주로 리뷰하듯이 혹은 나중에 한 번 볼 용도로라도 만들어야겠다 싶어서

"어머 이거 기억해야지" 하는 내용으로 두서없이 정리해본다.

 

화학 리뷰를 처음부터 다시 보니 첫강과 마지막강 리뷰에는 차이가 꽤 보이더라.

그러니 이것도 시작하다 보면 또 바뀌겠지.

일단 안하는 것보다는 뭐라도 시작하는 게 의미 있을 것 같아서

강원대 가기전까지 빡세게 중간부터라도 리뷰 시작해본다.

 

 

- 붉은 빵 곰팡이가 왜 유전자 실험에 쓰일까?

-- 자낭균류, 핵상 n형이라 돌연변이 발생시 바로 관찰 가능

 

-선택적 스플라이싱(Alternative splicing)이 뭐야?

-- DNA가 단백질을 합성할 때 DNA가 전사된 pre-mRNA 의 intron(비발현부위)이 다양한 조절에 의해 제거되어서 exon(발현부위)끼리 다양하게 연결되는 현상,

-- 어머! 같은 DNA라도 여러 종류의 단백질을 만들 수 있구나!

 

-크릭의 중심원리는?

-- DNA는 복제, RNA는 전사, 단백질은 번역

-- 아래의 파란색은 최근의 이론으로 덧붙여진 내용

 

책의 사진이 깔끔하고 보기 좋지만... 나만의 언어로 직접 그리는 게 중요한 것 같아서 후져도 그려본다.

*RNA의 종류를 아는가

-mRNA : messenger RNA, DNA의 유전정보 즉 단백질의 번역정보를 가지고 있다. DNA의 설계도 본문같은 RNA

-rRNA : ribosomal RNA, 리보솜을 구성하는 RNA, 단백질을 직접 만들어내는 역할을 함 (브레인은 mRNA가 하고 있으니 얘는 아마도 실무를 담당하는 애인가보다)

-miRNA : micro RNA, 유전자의 발현을 제어하는 쪼꼬미 RNA, 디테일에 강하다 (어? 좀 더 많이... 어? 약간만 적게... 요런 감놔라 배놔라 역할만 하다보니 많이 필요 X --> 사공이 많으면 배가 산으로 가는 법 ㅋㅋㅋ)

-tRNA : transfer RNA, mRNA의 브레인에 아미노산을 수송해주는 역할, 아미노산이 쌓인 카트 혹은 아미노산 더메이터 역할 정도로 이해하면 되겠다.

 

* 유전자 발현 용어들

내가 노베라는게 이런 거다. 4개의 글자로 된 단어 중 2개가 비슷하면 똑같은가부다 하고;;;; 흙...

 

-프로모터 : DNA영역, 조절부위 중 RNA합성효소가 처음 붙는 자리, <RNA 합성효소를 위한 DNA의 창문>같은 애다.

               기나긴 DNA 부위에서 여기만 RNA합성효소가 인식할 수 있다

               (프라이머는 RNA인데... 복제 개시를 위한 RNA인 프라이머랑 헷갈리고 있었던 개념)

 

-프리나우박스 : 프로모터는 원핵기준 -35 ~ -10사이를 말한다. 이 중에서도 σ70이 결합하는 부위인 -10주변 서열을

                    특별히 지칭함. (TATAAT 서열)

-타타박스(서열) : 프로모터는 진핵기준 -40 ~ -20사이를 말한다. 이 중에서 RNA합성효소2가 붙는 -20주변 서열을 말함

 

- RNA 합성효소 

-- 원핵 : α₂ββ'의 핵심효소 + σ인자 (σ70 인건가?) --> 완전효소

 

-- 진핵

--- RNA합성효소1 : 인에서 전구rRNA 전사 (암기용 : 까만덩어리에서 선구가 알을 1개 꺼내는 모습)

--- RNA합성효소2 : 핵질에서 mRNA, miRAN 전사 (암기용 : 핵폭탄 버섯구름에서 두손마주 잡고 있는 미키, 미니마우스)

--- RNA합성효소3 : 핵질에서 5S rRNA, tRNA 전사 (암기용 : 핵폭탄 버섯구름에서 티셔츠입은 3인이 알5개를 들고있음)

 

- 여기서 잠깐! σ인자란 무엇인가! (뭐 진도가 나가질 않는다. 모르는 게 워낙 많아서 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ)

-- RNA 합성효소와 프로모터 서열의 특이적 결합을 도와주는 애. 전사개시 직후 RNA 합성효소에서 떨어질 수 있음

-- 굳이 분류하자면 단백질인 애

 

- 여기서 좀 더! RNA합성효소2에 대해 알아보자

--  진핵생물은 깔끔한 원핵과 달리

     RNA합성효소2가 전사를 조절하는 많은 단백질들과 덕지덕지 붙어서 전사복합체를 이뤄 전사가 시작됨

-- 역시 DNA 중 <RNA합성효소2를 위해 열린창문>인 -40 ~ -20 부위의 프로모터를 인식해서 결합함 

 

* 전사의 과정

-원핵생물의 전사개시

-- 완전효소형성 (RNA합성효소+시그마인자)하면 프로모터에 단!단!한 결합 가능해짐 (시그마 인자 없으면 불가능)

-- 스스로 이중가닥 DNA를 벌려서 열린 복합체 형성

-- 프라이머의 3'OH없이 5'-3' 방향으로 주형가닥에 상보적인 RNA 합성 쭉쭉~시작!

(잘 생각해보라. 주형에 상보적으로 5'-3', 그러면 코드가닥과 일치하는 방향의 5'-3', 주형에는 그럼 3'-5' 방향이겠구나)

-- 전사를 막 시작하자마자 시그마인자는 떨어짐 

(이것도 생각해보라. 시그마인자가 있으면 단단해진다매, 이동하면서 계속 합성하려면 단단하면 안되쟈나. 그래서 떨어지는 게 이치에 맞는 이야기)

 

-원핵생물의 전사진행

-- 이건 뭐 진핵이나 원핵이나 똑같은데... NTP의 인산안하이드라이드결합이 끊어져서 PPi가 떨어질 때 방출되는 에너지로다가 염기들이 NMP 형태로 3'OH에 쭉쭉 연결

 

-원핵생물의 전사종결

--ρ 의존적 종결

--- 헬리케이스 활성이 있는 ρ인자가 mRNA의 rut 서열을 인식해서 결합한 후에 RNA 합성효소를 향해 돌진!

--- 전사종결부위에서 mRNA의 3'말단이 stem-loop (줄기고리구조)를 형성하면 NusA 단백질이 붙어 RNA합성효소의 진행을 막음

--- 진행이 막힌 RNA합성효소를 ρ인자가 따라잡아 만나게 되면 (얘가 가진 헬리케이스를 사용하여?) DNA주형가닥과 mRNA의 상보쌍을 벌려 RNA합성효소에서 mRNA를 떨어뜨림

--- 자유로운 mRNA 전사 완성!

 

--ρ 비의존적 종결

--- 전사종결부위에서 mRNA 3'말단의 GC염기들이 stem-loop구조를 만든다

--- (ρ의존적 종결과 똑같이) NusA단백질이 붙어서 RNA합성효소의 진행을 막음

--- stem-loop 이후에 바로 이어 전사된 UUUUUU 염기들이 DNA 주형가닥의 아데닌 염기와 약한 상보쌍을 이루는구나.

--- NusA의 힘에 못이겨 UUUUUU와 아데닌염기의 결합이 쉽게 벌어지면, RNA 합성효소에서 mRNA가 완전히 분리됨

 

*여기서 잠깐 stem-loop 구조는 뭔지 아니?

- RNA와 외가닥DNA 사이에 수소결합으로 만들어진 stem과 loop 형태가 있댄다.

- 이 때 GC 염기들은 각각 3중결합을 가지고, AU (ρ 비의존적 종결에 나오는)염기들은 2중결합을 가져 NusA의 힘에 못이겨 끊기는 것임

- 이러한 stem-loop 구조는 ρ의존적 및 비의존적 종결 둘 다에 나옴, 다만 의존적 종결은 ρ단백질이 자기가 가진 헬리케이스로 끊어내는 거고, 비의존적 종결은 UUUUUU의 약한 결합이 NusA 압박에 의해 끊어지는 거고 그런거임

 

- 진핵생물의 전사개시

-- 프로모터부위(=조절부위)에 RNA합성효소와 전사인자단백질이 덕지덕지 복합체를 형성하여 전사를 개시하도록 조절

 

- 진핵생물의 전사진행

-- NTP의 인산안하이드라이드 결합이 끊어져서 PPi가 떨어질때 방출되는 에너지를 이용하여 염기들이 NMP형태로 3'OH에 붙으면서 전사가 진행됨

 

- 진핵생물의 전사종결

-- 전사종결부위에 mRNA의 3'말단에 AAUAAA 서열이 합성됨

-- 핵산내부가수분해효소 (endonuclease)가 AAUAAA서열에 붙어서 약20염기 떨어진 지점을 절단하면 RNA합성효소2에서 mRNA가 완전히 분리됨

 

*mRNA의 구조

- 원핵생물의 mRNA

--polycistronic (다시스트론성) : 한 개의 mRNA에 여러개의 번역 정보가 담겨 있음

--여러개의 정보가 각각 번역될 수 있도록 AUG개시서열 앞마다 샤인-달가노 서열들이 있음

--리보솜의 30S 소단위체가 샤인-달가노 서열에 결합한 후 AUG 서열부터 번역 진행

--그래서 같은 대사과정에 관여하는 여러 단백질들이 한 번의 전사조절로 함께 발현될 수 있음(함께 번역된다로 이해해도 되나???)

역시 내손으로 그려야 기억이 잘 나지... 어 이제보니... 약간 SW코드같다 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ I&amp;sup2;C data 분석할 때 보던 그거랑 비슷하네 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

 

- 진핵생물의 mRNA

-- monocistronic (단시스트론성) : 한 개의 mRNA에는 1개의 번역정보만 (원핵보다 진핵은 단백질 정보가 많아서 그러는 건가 싶기도 함, 정보가 너무 많으니 mRNA 1개에 1개만 넣기도 벅찬... 그렇게 이해해야겠다)

-- 1차 전사체 (exon + intron) --> 가공 --> 성숙 mRNA

(얘는 또 복잡허네;;;)

 

이렇게 그리면 참 좋은데 ㅠㅠㅠㅠ 너무오래 걸린다

---5'모자 씌우기 (capping) : 전사개시 직후 모자형성효소들이 RNA합성효소2에 붙어 합성

 

*모자의 역할

-mRNA가 분해되지 않게 안정화 함

-mRNA가 핵에서 세포질로 나가는 걸 조절함 (모자가 있어야만 나갈 수 있음, 팔레스타인인들이 이스라엘지역 다닐때 들고 다니는 출입허가증 같은 건가!)

-40s 리보솜 소단위체의 결합자리를 제공하여 번역 개시를 도와줌 (모자에 리보솜이 와서 똭! 붙음. 출입허가증이 있어야 직업을 구할 수 있는 팔레스타인사람들 같구먼)

 

---3'꼬리 달기 (Tailing) :

----전사종결부위에서 mRNA 3'말단에 AAUAAA 서열이 합성되면, 핵산내부가수분해효소(endonuclease)가 약 20염기 떨어진 지점을 싹둑!

----그 담엔 polyA합성효소가 80~250개의 A염기들을 주형가닥없이! 막그냥 확그냥 갖다붙여버림

 

*꼬리의 역할

-역시 mRNA가 분해되지 않게 안정화 함

-mRNA가 핵에서 세포질로 나가는 걸 조절함 (역시 꼬리가 없으면 밖으로 나갈 수가 없음)

-폴리A 꼬리 길이에 따라 번역량이 조절됨 (꼬리 길면 길수록 번역량도 많아짐) 

 

---스플라이싱 (splicing)  : 리보자임(RNA이지만 효소처럼 일하는 애들을 특별히 이르는 용어)이 하는 일

----intron (유전정보X부분)을 제거하고 exon (유전정보 O부분)만 이어 붙이는 과정

----2가지 방법이 있음, 스플라이스좀 복합체 (RNA +단백질 합쳐진 덩어리) 이용하거나 또는 자가스플라이싱으로 진행

----대부분 스플라이스좀 복합체를 통해 스플라이싱, 일부분만 자가 스플라이싱 진행

 

*스플라이스좀 복합체

- RNA합성효소2에 스플라이스좀 복합체가 붙어서 인트론의 5'말단의 GU, 3'말단의 AG를 인식하여 올가미 모양으로 싹둑!

 

*자가 스플라이싱 : 단백질의 도움없이 일어나는 인트론제거과정

- 2군 인트론 : 스플라이스좀 복합체처럼 올가미모양으로 묶어서 제거

- 1군 인트론 : GMP의 3'OH가 친핵체로 작용하여 인트론을 선형으로 제거

 

(이제 공부 좀 했으니까...rRNA랑 tRNA를 조금 자세히 살펴보자)

*rRNA : 리보솜의 구성성분으로 단백질 번역 역할을 하는 애.

     -원핵생물에서 만들어지는 방법 :  α₂ββ'가 세포질에서 전사, 세포질에서 조립

     --> 단백질과 조립, 30s, 50s 소단위체가 됨 --> 70s로 조립됨

 

     -진핵생물에서 만들어지는 방법

     -- RNA 합성효소1 : 인에서 28s, 18s, 5.8s rRNA 전사

     -- RNA 합성효소3 : 인 밖에서 5s rRNA 전사

     ---> 번역한 단백질들이 핵 안으로 들어오면, 인에서 rRNA와 단백질들을 조립, 40s, 60s소단위체가 됨 --> 세포질에서 80s로 조립됨

 

*tRNA : 아미노산과 결합해서 아미노산을 리보솜에 전달하는 애

     -원핵생물 : α₂ββ'가 세포질에서 전사

     -진핵생물 : RNA합성효소3이 핵에서 전사한 후 세포질로 나옴

 

 

아직 12장 반밖에 정리못했는데 이거 어케 다 외우냐?

이거 캠벨인데도 이 모냥인데... 
통합이론은 언제 다 외우냐 ㅠㅠㅠㅠㅠ

아이고오;;; 양이 정말 많고나아.