[스크랩] DNA(Deoxyribonucleic acid, 디옥시리보 핵산)

DNA의 구조

 

2중의 긴 폴리뉴클레오티드 사슬로 구성되어 있으며, 2개의 폴리뉴클레오티드 가닥이 퓨린과 피리미딘의 염기결합으로 2중나선을 이룬다(→ 염기쌍). 구아닌염기(퓨린)는 시토신염기(피리미딘)와 3중 수소결합을 하며, 아데닌염기(퓨린)는 티민염기(피리미딘)와 2중 수소결합을 한다.

당(디옥시리보오스)은 인산 이에스테르 결합으로 뉴클레오티드를 연결하여 각 DNA 가닥의 뼈대를 이룬다. 염기는 소수성(疏水性)이 커서 두 가닥의 DNA 안쪽에 체적되며, 두 DNA 가닥은 2중나선 구조를 이룬다. 인간세포의 DNA는 일직선으로 폈을 때 약 2m가 되며, 인간을 구성하는 세포들 전체에서 DNA를 분리하여 연결하면 지구와 태양 사이를 연결하고 다시 돌아올 수 있을 만한 길이가 된다.

핵 안에서 DNA는 히스톤 및 비(非)히스톤 단백질과 결합하여 염주 모양의 뉴클레오솜을 형성한다. 약 140개의 염기쌍에 해당하는 DNA가 이 뉴클레오솜을 감고 있으며 뉴클레오솜 간의 거리는 20~40 염기쌍 정도가 된다.

이러한 뉴클레오솜 구조를 취함으로써 길이가 긴 DNA가 매우 좁은 공간의 핵 안에 존재할 수 있게 된다. 여러 종류의 바이러스·엽록체·미토콘드리아·플라스미드 등의 DNA는 고리 모양이며, 8자모양으로 감기어 초나선구조(超螺旋構造)를 이룬다.

 

 

단백질 합성

mRNA의 염기서열에 담겨진 유전정보는 리보솜 안에서 아미노산 서열로 번역되어 단백질 합성을 시작한다. 단백질 합성의 시작은 아미노산과 이를 운반하는 운반 RNA(transfer RNA/tRNA)와의 결합이다. 20종류의 아미노산은 각기 특이 아미노아실-tRNA 합성요소(aminoacyl tRNA synthetase：아미노산 활성화효소라고도 함)에 의해 ATP로부터 에너지를 얻어 tRNA와 결합하여 아미노아실-tRNA 복합체를 형성하며, 리보솜에서 합성되는 폴리펩티드에 아미노산을 넘겨줄 수 있는 활성화 상태가 된다.

 

 

 

  

tRNA는 3개의 염기로 구성되는 안티코돈(anticodon)을 지니고 있으며, 이 안티코돈과 mRNA상의 3개의 상보적염기(codon)가 결합한다. 아미노아실-tRNA의 안티코돈과 mRNA의 코돈과의 결합은 리보솜 안에서 이루어지며, tRNA가 운반해온 아미노산과 합성되고 있는 폴리펩티드 사이에 펩티드결합이 이루어지게 된다. 또한 합성되는 폴리펩티드의 맨 처음 아미노산은 항상 메티오닌이다. 따라서 mRNA 5'말단의 메티오닌을 암호화하는 코돈은 5'AUG3'이며 이에 결합하는 tRNA상의 안티코돈은 3'UAC5'가 된다.

■ 중심원리

앞에서 말한 바와 같이 DNA로부터 전사와 번역까지의 진행방향은 다음과 같이 나타낼 수 있다. 즉, DNA→RNA→단백질. 유전정보의 단계적 전사와 번역과정이 밝혀진 초기에는 이와 같은 유전정보의 진행이 거의 절대적인 것으로 받아들여졌다. 반대로 말하면, 중심원리(Central dogma)란 '단백질 안에는 유전암호가 보존되어 있지 않으며, 단백질에서 RNA가 만들어지고, RNA로부터 DNA가 만들어지는 역방향으로는 진행되지 않는다'는 정설이다. 그러나 이와 같은 중심원리는 RNA도 DNA를 만들 수 있으며 DNA에는 전사되지 않는 부위가 있다고 하는 사실 등 다음의 2가지 경우가 밝혀지면서 일부의 수정이 필요하게 되었다. ① 레트로바이러스라 하는 몇몇 종류의 바이러스는 DNA 대신 RNA를 유전물질로 갖고 있으며, 숙주를 감염하였을 때 역전사효소(reverse transcriptase)를 만들어내어 자신의 유전물질인 RNA로부터 DNA를 합성하여 숙주의 DNA로 끼어들어간다.

② DNA에는 RNA로 전사가 이루어지지 않는 비전사 부위가 있다. 진핵세포의 경우에는 전체 DNA에서 이러한 비전사 부위가 상당 부분 존재하며, 세균과 같은 원핵세포의 경우는 거의 없다.

■ 유전암호의 번역

4개의 염기가 어떻게 20가지 종류의 아미노산의 암호가 되는가 하는 문제는 대단히 중요하다. 만일 1개의 염기가 1개의 아미노산 암호가 된다면 단지 4개의 아미노산만이 결정될 것이다. 만일 2개의 염기가 1개의 아미노산의 암호가 된다면 16개의 조합이 가능하지만, 아미노산의 종류가 20가지이기 때문에 불충분한 수가 된다. 3개의 염기 조합은 64가지의 암호화 코드를 가능하게 하며, 20가지 아미노산 암호화에 필요한 최소수보다 많게 된다. 3개의 글자로 구성된 암호, 즉 트리플렛(triplet)은 다음과 같은 3가지 방법으로 이루어질 수 있다.

 ① 글자의 앞뒤가 서로 중첩된다.

② 글자가 중첩됨이 없이 3개씩 끊어진다.

③ 글자가 중첩 및 끊어짐이 없이 트리플렛을 이룬다.

그러나 ①과 ②의 경우는 생체에서 불가능한 경우이며, ③의 경우처럼 mRNA의 특정염기부터 3개의 염기가 트리플렛을 이루어 하나의 아미노산을 암호화한다. 예컨대, mRNA 내의 트리플렛 UUU는 페닐알라닌의 암호가 되며, DNA 내에서는 AAA에 해당한다. AAA와 CCC는 리신과 프롤린의 유전암호가 된다. 단백질사슬에서 아미노산을 결정하는 트리플렛 유전암호(코돈)는 다음 표와 같다.

표에서 보는 바와 같이, 4가지의 염기가 3글자의 조합으로 트리플렛을 형성하여 64개의 유전암호를 형성하며 20가지 아미노산을 결정한다. 또한 메티오닌과 트립토판만 1개의 유전암호를 가질 뿐 2~6종류의 트리플렛이 하나의 아미노산을 결정하는 유전암호가 되는데, 이를 '유전암호의 퇴보'(genetic code degeneracy)라 한다. 페닐알라닌은 2종류의 유전암호를, 세린은 6종류의 유전암호를 가진다. 메티오닌의 트리플렛 AUG는 단백질 합성의 개시신호가 되어 mRNA에서 첫번째 유전암호가 되며, UAA·UGA·UAG 3개의 트리플렛은 단백질 합성의 종말신호로 작용한다. 다시 말하면 mRNA에서 단백질 합성의 개시는 AUG 트리플렛에서 시작하여 UAA, UGA 또는 UAG의 트리플렛에서 끝나게 된다.

 

도표

단백질 사슬에서 아미노산을 암호화하는 뉴클레오티드 트리플렛(코돈)

 

 

 *다음의 위키백과 사전에서 발췌

 

 

 

 

출처 : 세상에 여러가지 이야기들

글쓴이 : 사랑 원글보기

메모 :