Central Dogma (중심원리)

소개글

Central Dogma (중심원리)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Central Dogma란?

1. 복제

2.전사
　2.1 원핵생물의 전사
　　2.1.1 RNA polymerase
　　2.1.2 프로모터
　　2.1.3 Initiation
　　2.1.4 Elongation
　　2.1.5 Termination
　2.2 진핵생물의 전사
　　2.2.1 RNA중합효소와 전사인자
　　2.2.2 Promoters
　　2.2.3 RNA processing
　　2.2.4 Capping
　　2.2.5 Poly(A) tail의 첨가

3. 번역 (Translation)

본문내용

icing 과정중의 오류는 많은 돌연변이체를 만들어 낼 수 있으므로 splicing 과정은 정확하게 이루어져야 하고 매우 중요한 과정이라고 할 수 있다. 따라서 정확하게 잘라야 할 곳을 잘라서 intron부분을 제거할 수 있게 해주는 splicing 기구가 mRNA의 전구체에 있을 것이라는 것을 예측할 수 있는데 이와 관련하여 Chambon은 많은 유전자들의 intron 주변의 염기서열을 비교, 분석하여 아래와 같은 신호를 확인하였다.
EXON/GU-INTRON-AG/EXON
즉 intron의 처음 두 개의 염기는 GU로 시작하고 마지막 두 개는 AG로 끝난다는 것을 발견했고 GU-AG motif가 intron의 시작과 끝을 알리는 신호라고 보고하였다. 그러나 실제로 GU-AG는 exon에서도 많이 발견되는데 그곳에서는 splicing이 일어나지 않는다. 이러한 결과는 GU-AG외의 다른 splicing기구가 있을 것이라는 것을 의미한다. 이후의 계속된 연구에 의해 거의 모든 intron 주변 염기에서 보존되어 있는 다음과 같은 염기서열(conserved sequence)들을 확인하였다.
5'-AG/GUAAGU-INTRON-YNCURAC-YnNAG/G-3'
여기서 '/'는 intron과 exon의 경계를 나타내고, Y는 pyrimidine 염기(C 또는 U), Yn은 N개의 연속된 pyrimidine 염기, 그리고 R은 purine(A 또는 G)를 나타낸다. Splicing은 대부분 spliceosome이라고 명명된 단백질 체와 small nuclear RNA (snRNA)들에 의해서 진행되는데 snRNA는 세포 내에서 small ribonuclear protein (snRNP 또는 snurp)라고 불리는 복합체에서 단백질과 결합된 형태로 존재한다. 대표적인 snRNP로는 5'과 3'의 splicing site를 서로 근접한 위치로 이동시켜 splicing이 쉽게 일어나도록 도와주는 매개 역할을 하는 U1 snRNP, 5' 부위와 염기 결합하는 U6 snRNP, 가지부위의 분기점과 U6 snRNP와 염기 결합하는 U2 snRNP, 양쪽의 exon부분과 복합체를 형성하여 exon을 적당한 위치로 정렬하게 하는 U5 snRNP, 그리고 U6 snRNP와 결합하는 것으로 알려진 U4 snRNP 등이 있다. Spliceosome에 의한 splicing의 일반적인 과정은 아래 그림 (그림 29)에 나타난 것과 같다.
그림 1-29 RNA splicing 과정.
그러나 여러 가지 종류의 mRNA 전구체는 spliceosome에 의존하지 않고 이상에서 언급한 촉매 적 활성을 스스로 지니고 있는데 이들을 self-splicing intron이라고 명명하였고 그 특성에 따라 group I과 II로 구분되는데 이중 group II intron군은 RNA 서열 자체가 exon1과 exon2를 인접한 위치에 정렬시켜 줌에 의해, 즉 RAN 부위가 다른 RNA 부위들을 촉매작용을 위한 적절한 위치로 인도(guide RNA)함에 의해 splicing이 일어난다.
2.2.4 Capping
진핵세포의 전사과정에서는 mRAN의 전구체 사슬의 길이가 30 nucleotide가 되기 전에 capping이 일어나는 것으로 알려져 있는데 이는 m7G와 두 번째 nucleotide의 삼인산 결합에 의해 생기고 이렇게 형성된 cap 구조는 mRNA의 분해를 막고, 번역 효율을 증진시키며, mRNA의 세포질로의 이동을 촉진하고, 또한 mRNA splicing의 효율을 증진시키는 중요한 기능을 가지고 있다.
2.2.5 Poly(A) tail의 첨가
그림 1-31 진핵생물과 원핵생물의 전사과정. 진핵생물의 경우 전사과정에서 합성되는 RNA는 핵과 세포질 두 곳 모두에서 poly(A) tainling이 일어나는 것을 알 수 있다.
hnRNP와 mRNA의 3' 말단에는 tRNA와 rRNA에는 없는 150-250 개의 A가 첨가되어 있는데 이 과정은 핵과 세포질 두곳 모두에서 poly A polymerase에 의해 일어난다. (그림1-31).
그림 1-32 RNA 전사와 전사 후의 변화과정.
Poly(A) tail의 첨가는 cap 구조와 마찬가지로 mRNA를 보호하는 기능과 번역과정에서 번역효율을 높이는 기능을 가지고 있다. Poly(A)의 형성에는 poly(A) 형성부위에서 약 20개 염기 앞에 위치한 AAUAAA가 보존 염기서열로 존재하여 이 염기로부터 20 개염기 후에 tailing이 일어나는 것으로 알려지면서 이 염기를 polyadenylation signal이라고 명명하였고 최근에는 이러한 signal만으로는 tailing이 효율적으로 일어나지 않고 UUUUUAU 또는 그와 유사한 염기서열 등의 여러 cis-acting 조절염기들이 알려지고 있다. Cap 구조와 poly(A)는 mRNA의 전구 체의 양쪽 말단에 위치한 intron을 제거하는데도 중요한 역할을 한다. 이상의 전사과정과 전사 후의 변화과정을 간략히 도식화하면 아래 그림 1-32와 같다.
3. 번역 (Translation)
이상에서 우리는 DNA와 RNA의 기본적인 지식, 유전정보 흐름의 기본원리(central dogma), DNA로부터 RNA가 전사되는 과정 및 진핵생물과 원핵생물의 차이에 따른 전사과정의 차이점 등에 대하여 고찰하였다. 번역이란 단백질 합성공장이라고 할 수 있는 ribosome이 mRNA에 담겨져 있는 유전정보를 읽어서 단백질을 합성하는 과정을 말한다. 단백질을 합성하는 번역과정에는 기본적으로 다음 두 가지의 선결조건이 있다. 첫째는 aminoacyl tRNA의 형성 (해당되는 아미노산과 결합한 tRNA, tRNA charging)이고, 둘 째는 ribosome의 소단위체 위에 번역 개시 화합물이 형성되어야 하기 때문에 ribosome이 두 개의 소단위로 분리되어야 한다는 것이다. 번역의 기전도 전사의 경우와 같이 진핵생물과 원핵생물의 번역과정 모두 시작 (initiation), 신장 (elongation), 및 종결 (termination)로 나눌 수 있으며, 단지 진핵생물의 번역 시작 체계가 더 복잡하다는 차이가 있다.

키워드

dna,   rna,   복제,   전사,   진핵생물,   중심이론,   central dogma,   센트럴 도그마,   단백질,   원핵생물