유전자 발현과정 전사 번역

 

 

 

 

 

 

[유전자발현]

유전자정보는 DNA에 담겨져있는데 이 DNA로부터 하나의 폴리펩타이드가 합성되기까지의 과정을 유전자 발현과정이라고한다. 이는 전사와 번역과정을 거치는데 다시말해 DNA의 3염기조합이 전사되어 mRNA의 코돈이 되고 번역과정에서 tRNA가 안티코돈을 가지는데 그에맞는 아미노산을 달고 리보솜으로와서 펩타이드결합을시켜 폴리펩타이드가된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

[전사]

이러한 전사과정을 거치는 이유는 먼저 이야기하자면, 진핵세포의 DNA유전정보는 핵안에있는데 DNA유전정보는 중요하기 때문에 함부로 핵 밖으로 유전정보를 꺼내서 단백질합성에 쓰이지 않는다. 따라서 RNA형태로 복제를 하는데 이 RNA형태를 messenger RNA 줄여서 mRNA 라고 한다.

 

DNA가 mRNA로 복제되는 전사과정은 DNA의 특정부분인 프로모터에 RNA중합효소(진핵세포에는 중합효소1,2,3이 있는데 1은 rRNA를 2는 mRNA를 3은 tRNA를 전사한다)가 붙어서 DNA가닥을 풀고 RNA합성을 시작한다. (전사과정에는 복제과정처럼 헬리케이스나 프라이머가 없고 한 가닥만을 주형가닥으로 삼는다) RNA합성을 시작할 때는 DNA복제와 마찬가지로 5’에서 3’ 방향으로 신장을 시키고 신장을 할 때는 DNA주형가닥을 기준으로 새로운 RNA가 만들어지는데 이는 상보적으로 결합하지만 RNA는 티민이 없기 때문에 만약 DNA주형가닥에서 아데닌이 있다면 티민이 아닌 유라실이 합성되어 신장이 된다. 새로 만들어지는 RNA의 염기는 DNA 주형가닥이아닌 비주형가닥의 염기에서 티민만 유라실로 바꾸어주면 동일하고 이 비주형가닥을 암호가닥 이라고도 한다. RNA중합효소가 전사하며 지나가서 풀어진 가닥은 다시 나선을 형성하여 본래의 DNA그대로 유지한다.

 

더 자세히 진핵세포의 DNA가 mRNA로 전사되는 과정을 살펴보자면 DNA의 유전자주형은 바로 mRNA로 바뀌는것이아니라 1차전사체에서 스플라이싱이 되고 pre-mRNA이어맞추기를 하여 성숙한 mRNA로 전사가 된다. 진핵세포의 유전자에는 엑손이라는 발현되는 유전자와 발현되지 않는 인트론이란 유전자가 있다. 따라서 DNA의 주형이 1차전사체로 전사되고 나서 비암호화 서열인 인트론을 제거하기 위해 이어맞추기(splicing)가 일어난다. 이렇게 잘려진 인트론을 제외하고 엑손끼리 합쳐진다. 이를 실행하는 단백질은 snRNA라는 것인데 snRNA가 올가미처럼 인트론을 만들어 자르고 엑손들은 연결된다. 마지막으로 전사마무리과정에 5’말단에 cap을 형성하고 3’에는 폴리-A꼬리를 형성하게 된다. 이는 원핵세포와 비교되는 전사과정인데 원핵세포는 대체로 20분 정도밖에 살지 못하기 때문에 전사와 함께 번역이동시에 일어나서 이러한 과정이 없다.

 

 

 

[번역]

전사를 통해 나온 성숙한 mRNA가 핵공을 통해 빠져나오고 mRNA의 코돈에 상보적인 안티코돈고리를 가진 tRNA가 그에 맞는 아미노산을 데리고 온다. 이는 tRNA충전반응으로 그에맞는 아미노산을 데려오는 것인데 만약 트립토판을 명시하는 안티코돈을 가진 tRNA는 아미노아실 tRNA 합성효소에 붙고 트립토판도 아미노아실tRNA합성효소에 붙어 활성화효소가 tRNA와 트립토판을 결합시킨다.

 

개시)

번역이 개시될 때는 mRNA와 리보솜 소단위체가 결합하고 mRNA의 코돈이 AUG(개시코돈)이면 tRNA충전반응으로 결합된 아미노산(Methionine)을 가지고 있는 tRNA가 온뒤 리보솜 대단위체가온다 개시코돈의 경우 리보솜 대단위체의 P자리에 온다.

 

신장)

리보솜 대단위체에는 E-P-A의 자리가 있는데 처음 시작된 tRNA는 P자리에오고 그다음 아미노산을 가진 tRNA는 A자리에 오게 되고 그다음것이오면 한 칸씩 밀려나게 된다. 그렇게 되면 methionine과 추가되는 아미노산의 펩타이드결합이 이루어지게 되고(리보솜대단위체가 펩타이드결합을 촉매한다) methionine아미노산은 tRNA로부터 떨어져 나가게 된다. 이렇게 떨어져나가는 원리는 리보솜이 mRNA의 5’에서3’으로 하나의 코돈만큼 이동하면서 이루어진다.

 

종결)

A자리에서 종결코돈 (UAA, UAG, UGA)가 오게되면 더이상 아미노산을 지정하지 않기 때문에 아미노산을 달지 않는 빈 tRNA가 오는 것이 아니라 방출인자가 오게 된다. 그러면 폴리펩타이드는 끊어져서 나오고 각각 붙어 있던 tRNA는 분리가 되고 리보솜도 분리가 된다. 이렇게 해서 단백질합성은 끝나게 된다.