미생물학 11장 (2) - 전사 종결, 번역

1. -10 서열 = Pribnow box = TATA box
   1. A와 T가 많아서 쉽게 열린다.
   2. 열리면서 전사가 시작된다.
2. 종결
   1. 인자비의존적 종결 ★
      1. 단백질의 필요가 없이 DNA 서열로 종결이 가능하다
      2. 역반복 서열 : A rich 서열 ★
         • A가 많으면 수소결합이 약하다.
         • 줄기와 고리구조가 생기면서 끌어당기는 힘으로 작용하여 떨어져나가기 쉬운 모양이 된다.
         • RNA 중합효소의 활성이 억제된다.
   2. 인자의존적 종결 ★
      1. 로인자가 rut sequence에 붙는다.
      2. 로인자는 헬리케이스 활성을 통해 RNA,DNA 혼성체가 분리된다.
3. 번역 (Translation)
   1. 암호화 부위에 있는 염기는 3개씩 코돈을 이룬다.
   2. tRNA의 안티코돈이 코돈을 읽는다.
   3. tRNA에 붙어있는 아미노산을 연결시키기 위함이다.
   4. 아미노산을 지정하는 코돈 : 61가지 = 64 - 3(종결코돈)
   5. 암호의 중복성 : 동일한 아미노산의 코돈이 여러개인 것
   6. 동요현상 (wobble) : 느슨하다 ★
      1. 코돈의 3번째 염기는 안티코돈과 염기쌍을 형성할 때 느슨하게 연결된다.
      2. 코돈의 U와 안티코돈의 G가 염기쌍을 형성할 수 있게 된다.
      3. 실제로는 45개의 tRNA가 존재하는데, 어떤 tRNA는 하나 이상의 코돈과 결합해야함을 의미하기 때문에 이를 동요현상으로 설명할 수 있다.
      4. ex) 4개의 글리신 코돈을 번역하는 데에는 3개의 tRNA 안티코돈만 필요하다.
4. Polysome : 전사와 번역이 동시에 되는 것
5. 아미노아실-tRNA 합성효소 : 아미노산과 tRNA를 붙여준다.
6. fMet-tRNA : 개시 tRNA : 메티오닌이 붙어있다.
7. rRNA의 3가지 기능
   1. 리보솜의 전체 구조를 형성한다.
   2. 30S 소단위의 16s rRNA : 16s rRNA에는 샤인-달가노서열(번역 할 때)이 붙는 자리이다. ★
   3. 50S 소단위의 23s rRNA : 23s rRNA에는 펩타이드 결합을 촉매하는 라이보자임 역할을 하는 부분이다. ★
8. 번역과정 ★
   1. IF-2 : 30S 소단위의 P자리에 fMet-tRNA를 장착한다.
   2. EF-Tu : A자리에 아미노아실-tRNA를 장착한다.
   3. 50S 소단위의 23 rRNA(라이보자임) : P자리와 A자리의 아미노산을 연결한다.
9. 21번째 아미노산 : 셀레노시스테인
10. 22번째 아미노산 : 피로라이신
11. Chaperone : 단백질 folding을 도와준다
    • GrpE : 샤페론 cycle을 돌리기 위해, ADP를 떨어뜨리고 ATP를 장착시켜주는 역할 ★

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진핵 미생물의 mRNA와 비교해보면 세균쪽의 mRNA는 유전자가 하나가 있는게 아니라 하나이상 있다.

하나의 mRNA에서 시작하고 끝나고 시작하고 끝나고 한다.

이것을 다중시스트론 mRNA 라고 한다. ★★★★★★★

 

RNA 중합효소는 반드시 프로모터에서 전사가 이루어진다.

그런 다음 mRNA가 전사가 된다. 

 

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 시그마 인자 

시그마 인자는 RNA 중합효소의 핵심효소에 붙었다 떨어졌다가 할 수 있다.

시그마 인자가 RNA 중합효소의 핵심효소에 붙으면 전사가 시작된다.

 

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 Pribnow box = TATA box : (-10) AT rich 

-10 서열 = Pribnow box = TATA box ★★★★★★★

A와 T가 많아서 쉽게 열린다.

열리면서 전사가 시작된다.

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-10

 

 

 

열린상태에서 계속 전사가 일어난다.

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 종결자 

signal은 DNA 서열에 있다.

종결자 : 종결을 시키는 신호를 가지고 있는 부분

 

1. 인자비의존적 종결 ★★★★★★★

 : 단백질의 절대적인 필요성이 없다.

DNA 서열로 종결이 가능하다. : 역반복 서열 , A rich 서열 ★★★★★★★

A가 rich하면 수소결합이 약하다.

고리(loop)와 줄기(stem) 구조를 생성할 수 있다.

그러면서 줄기-고리 구조가 생기는 힘이 끌어 당기는 힘으로 작용해서 더 떨어져나가기 쉬운 모양이 된다.

그러면 RNA 중합효소의 활성이 억제된다.

혼성체를 붙들지 못하기 때문에.

 

종결해야 해 -> 역반복서열 -> 고리,줄기 구조 형성 -> RNA중합효소의 활성 억제

 

 

2. 인자의존적 종결

로인자가 rut sequence에 붙는다.

로인자는 헬리케이스 활성을 통해서 RNA:DNA 혼성체가 분리된다. ★★★★★★★

 

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 번역 (Translation) 

 

암호화부위에 있는 염기는 3개씩 코돈을 이룬다,

tRNA의 안티코돈이 코돈을 읽는다.

tRNA에 붙어있는 아미노산을 연결시키기 위함이다.

종결코돈이 나올때까지 읽는다.

 

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4*4*4 = 64가지 코돈이 존재한다.

UAA , UAG ,UGA = 종결코돈

따라서 아미노산을 지정하는 코돈은 61가지이다. 

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암호의 중복성

아미노산은 20개이다.

동일한 아미노산인데도 코돈은 하나가 아니라 여러개이다.

이것을 암호의 중복성이라고 한다.

 

 동요현상(wobble) : 느슨하다 

코돈의 세번째 염기가 안티코돈과 염기쌍을 형성할 때 느슨하게 연결된다.

그래서 코돈의 U와 안티코돈의 G가 염기쌍을 형성할 수 있다.

동요현상의 결과 61가지 코돈에 대응하는 tRNA 숫자는 61가지 보다 적다.

 

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 종결코돈의 예외 

종결코돈의 예외

UGA 에 종결되지 않고 21번째 아미노산인 "셀레노시스테인"이 온다. 3영역의 모든생물, 즉 인간에게도 생긴다.

UAG 에 종결되지 않고 22번째 아미노산인 "피로라이신"이 온다.

 

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 Polysome 

 

Polysome : 전사가 되면서 동시에 번역이 되는 것

 

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 tRNA 

 

모든 tRNA의 3' 말단은 CCA 이다.

아미노산이 붙는 자리이기 때문이다.

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 아미노아실-tRNA 합성효소 

아미노아실-tRNA 합성효소 : 아미노산과 tRNA를 붙여준다.

 

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 rRNA의 기능 

30S 소단위 부분에 16s rRNA가 있다.

16s rRNA에는 샤인-달가노서열(번역 할 때)이 붙는 자리이다. ★★★★★★★

 

50S 소단위 부분에 23s rRNA가 있다.

23s rRNA에는 펩타이드 결합을 촉매하는 라이보자임 역할을 하는 부분이다. ★★★★★★★

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 메티오닌 (methionine) 

AUG가 오면 메티오닌 단백질이 들어간다.

세균에서는 formyl기가 붙어있는 메티오닌이 들어가고,

고세균과 진핵생물에서는 그냥 메티오닌이 들어간다.

 

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 번역 과정 

 

mRNA는 30S 에 먼저 가서 붙어야 한다.

이때 IF-2가 fMet을 달고있는 tRNA를 대리고 온다.

IF-2는 30S 의 P site에 장착시켜준다. (가운데 홈)

 

IF-3는 30S 소단위체를 free하게 유지시킨다. 

IF-1은 30S 소단위체에 결합하여 IF3가 붙지 못하게 한다.

 

따라서 30S 개시복합체에는 IF-1, IF-2-fMet-tRNA가 붙어서 번역이 개시된다.

 

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EF-Tu가 새로운 아미노산을 달고 있는 tRNA를 장착시켜주는데 중요한 역할을 한다. ★★★★★★★

 

하나가 장착이 되면 원래있던 아미노산과 새로 들어온 아미노산이 연결된다.

P자리에 있는 아미노산이 떨어지면서 A자리에 있는 아미노산과 연결이 된다.

이 연결은 50S 소단위에 있는 23S rRNA(펩티드 결합 촉매하는 리보자임)이 연결한다. ★★★★★★★ 단백질이 하는게 아니다. RNA가 한다.

 

RNA가 효소활성을 가지고있다? 이것은 리보자임이다.

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라이보자임이 아미노산을 옮겨 놨다.

글면 리보솜이 염기 자리를 움직인다.

이때 EF-G가 에너지를 제공함으로써 리보솜이 움직인다.

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세균에서는 방출인자가 들어가면서 폴리펩타이드가 떨어져 나간다. 번역이 끝난다.

 

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 셀레노시스테인, 피로라이신 삽입 

 

셀레노시스테인 삽입

세균에서는 UGA 코돈 바로 뒤에 SECIS 서열이 존재하면 셀레노시스테인이 삽입된다. (Sel Eleno Cistain Insertion Site)

고세균, 진핵생물에서는 SECIS는 UGA보다 좀더 뒤에 있다.

 

피로라이신 삽입

UAG 코돈 뒤에 PYLIS 서열이 있어야 피로라이신이 삽입된다.

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 펩티드전이 반응 : P site -> A site (feat. 23S Ribozyme) 

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 Chaperone : 단백질 folding 

샤페론 : 단백질의 folding을 도와준다.

 

접히지 않은 단백질 >> 샤페론 1 cycle >> 접힌 단백질

                                                         >> 부분적으로 접힌 단백질 >> GroEL 체계 >> 접힌 단백질 

 

GrpE ★★★★★★★

샤페론은 아니다.

ADP를 떨어뜨려주고 ATP를 장착시켜주는 역할을 한다.

샤페론 cycle을 돌려면 GrpE가 필요하다.

 

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 Sec System 

 

Sec system : 번역 후 단백질 막투과 

Tat system : folding된 단백질 막투과