유전공학의 이해

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유전공학의 이해에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 유전공학
1) 유전공학의 역사
2) 유전자(gene)란 무엇인가?
3) 유전암호 (genetic code)
4) 유전암호의 성질

2. Replication, Transcription, and Translation
1) 일반적인 원리
2) 복제시발점 (origin of replication)
3) 유전정보의 해독
4) 전사 (translation)
5) 단백질합성 (Translation: protein biosynthesis)
6) 유전정보는 세포질에서 해독된다.
7) tRNA는 해독과정에서 번역가의 역할을 한다.
8) 리보솜에서 폴리펩티드가 만들어진다.
9) 개시코돈은 mRNA의 정보의 시작을 의미한다.
10) 폴리펩티드의 신장
11) 세포 내의 유전정보는 DNA → RNA → Protein으로 전달된다.
12) 전사와 해독의 의미

3. RNA의 다양성
1) 리보솜 RNA와 리보솜
2) 전령 RNA(mRNA)
3) 운반 RNA(tRNA)

4. 역전사 (Reverse transcription) 및 cDNA
1) 역전사(Reverse transcription)의 정의
2) cDNA의 합성

본문내용

작신호 (start signal)로서의 기능도 함.
⑦ 리보솜은 AUG에서 mRNA의 번역을 시작하고, 모든 단백질은 메티오닌으 로 시작.
@ mRNA의 구조
① 5' 선도자(5' leader) : 개시코돈initiation codon 앞에 단백질로 번역되지 않 는 부위.
② 리보솜과 결합함으로써 개시코돈과 실제로 단백질을 암호화하는 mRNA 부위까지 리보솜이 이동하여 내려갈 수 있도록 해줌.
③ 시스트론 (cistron) : 실제로 단백질을 암호화하는 mRNA 부위.
④ 3' 추적자(3' tailer) : 시스트론의 종결코돈 (termination codon) 뒤에 있는 일련 의 염기 번역 전에 일어나는 전사 후 mRNA의 변형과정.
⑤ capping(모자씌우기) : 메틸화된 3인산 구아닌 뉴클레오티드가 5' 말단에 첨가되는 과정.
→ mRNA가 리보솜에 결합하고 그 위치를 정하는 것을 도와줌
→ 3' 말단에 폴리 A 꼬리poly-A tail라는 아데닌 사슬 첨가.
⑥ 폴리 A 꼬리의 기능 : mRNA가 핵으로부터 빠져나오는 것을 도와주고, 분해되기 전에 mRNA가 여러번 반복적으로 번역될 수 있도록 해줌.
⑦ 인트론 (intron; intervening sequence) : 진핵생물의 mRNA에서 단백질을 암 호화하지 않는 부위. 5' leader와 3' tail도 포함.
⑧ RNA 접합 (RNA splicing) : 1차 mRNA에서 엑손 (exon)만 남도록 인트론 을 제거하는 과정.
⑨ 스플리스오좀 (spliceosome; RNA-단백질 복합체) : RNA 접합을 핵 내에서 일어나게 함.
⑩ 많은 종류의 효소와 여러 종류의 RNA 포함(이들 중 짧은 RNA는 거의 모든 인트론의 양 끝에서 발견되는 짧은 염기서열에 상보적인 핵심 염기 서열을 가지고 있음).
RNA 접합이 일어나기 위해서는 스플리스오좀 RNA와 인트론 끝의 염기서열 사이에 염기쌍이 형성되어야 함 (근접하는 엑손의 양끝끼리 공유결합 하도록 만드는 동시에 고리 모양의 인트론을 버림).
@ 원핵생물의 mRNA
- 메틸화된 모자 cap와 폴리 A 꼬리가 없으며, 인트론이 없다.
- mRNA는 폴리시스트론 (polycistrone)으로서 하나 이상의 폴리펩티드를
합성.
(각각의 시스트론이 자신의 개시코돈과 정지코돈을 가지고 있기 때문)
3) 운반 RNA(tRNA)
① mRNA는 암호화된 메세지를 리보솜으로 운반하지만 리보솜 자체는 코돈 을 식별할 수 없다.
② 코돈을 번역하는 것은 tRNA(transfer RNA)가 수행(뉴클레오티드 언어를 아미노산 언어로 번역).
③ 1차 tRNA 인트론을 가지고 있으며, 제거되어야 하고 특수한 효소에 의해 양쪽 끝에서 RNA 분절이 제거되어야 함.
④ 모든 tRNA의 3' 말단에 3개의 뉴클레오티드를 첨가시키므로 완성된 tRNA는 모두 -CCA 서열로 끝남.
⑤ tRNA는 뉴클레오티드 염기와 리보오스의 -OH기 사이에 수소결합이 형성.
→ 전체 분자는 꼬인 L자 모양의 형태가 됨 (디옥시리보오스는 5탄당 고 리의 2'탄소 에 -OH기가 없기 때문에 DNA에서는 뒤틀림이 일어나지 않 는다).
@ tRNA의 특성
① 아미노산과 공유결합을 할 수 있다.
② 충전효소charging enzyme : 특정 아미노산을 그에 맞는 tRNA 3'말단의 CAA에 부착시킴.
③ 아미노산 각각에 맞는 서로 다른 종류의 tRNA가 존재.
(20가지의 효소와 적어도 20종류의 tRNA가 존재).
④ 안티코돈anticodon : tRNA에서 아미노산 부착부위의 반대편에 위치.
⑤ mRNA 코돈과 염기쌍을 형성할 수 있는 3개의 염기로 구성.
⑥ 코돈과 안티코돈 사이의 인식은 수소결합에 의한 염기쌍 형성을 통해
이루어짐.
⑦ 코돈에 있는 U는 안티코돈에 있는 A와 쌍을 이루고, C는 G와 쌍을 이룸.
⇒ 모든 경우(DNA:DNA, DNA:RNA, RNA:RNA)에 있어 염기쌍이 형성되려 면 두 사슬이 서로 반대 방향으로 움직여야 함.
4. 역전사 (Reverse transcription) 및 cDNA
1) 역전사(Reverse transcription)의 정의
DNA에 암호화된 화학정보가 RNA로 복사되는 과정을 전사(transcription)라고 하는데, 이와 반대로 RNA를 주형으로 하여 역으로 DNA로 전사하는 과정을 역전사(reverse transcription)라고 한다. 유전물질로 외가닥 RNA를 가지는 레트로 바이러스(retrovirus)의 경우 숙주세포에 감염되면, 먼저 RNA에 상보적인 외가닥 DNA가 역전사에 의해서 합성된 후, 외가닥 DNA를 주형으로 하는 전사에 의해 완전한 두가닥의 DNA를 합성하게 된다. 역전사를 촉매하는 효소를 역전사 효소(reverse transcriptase: RT)라 부른다.
2) cDNA의 합성
mRNA의 정보를 바탕으로 역전사에 의해 유도된 DNA를 cDNA (complementary DNA: 상보적 DNA)라 부른다. 진핵 생물의 유전자에는 인트론 이라는 단백질로 암호화되지 않은 부분이 많이 삽입되어 있으며, DNA를 주형으로 하여 1차 RNA가 전사된 후 전사후 공정과정에 의해 인트론 부분은 제거되고 성숙한 mRNA가 된다. 이를테면 사람의 인슐린이라는 단백질 유전자는 전부 약 1700 염기의 길이이지만 1300 염기는 인트론이고 성숙 mRNA는 400 염기의 길이밖에 안 된다. 즉, cDNA는 mRNA의 배열을 바탕으로 역전사 효소에 의해 만들어진 인트론 없는 유전 정보이다. cDNA의 합성 과정은 다음과 같다.
① cDNA를 만들기 위해서는 우선 mRNA를 조직으로부터 추출한다.
② 역전사 효소와 디옥시리보뉴클레오티드를 첨가하여 mRNA 사슬을 주형으 로 하여 1차 DNA 가닥이 복사된다(DNA-RNA 혼성체 형성).
③ RNA 분해효소 (RNase H)를 처리하여 DNA-RNA 혼성 double strands로부 터 mRNA를 제거한다.
④ DNA중합효소를 처리하여 역전사에 의해 만들어진 DNA 가닥을 주형으로 하여 DNA의 두 번째 가닥을 만든다.

키워드

유전공학,   유전암호,   RNA,   역전사(Reverse transcription),   cDNA,   복제,   전사,   번역