분자생물학 - 번역 조절
2020. 12. 5. 20:40
🧬 Bio/분자생물학
잘 생각해보면 굳이 번역하는 걸 조절할 이유가 있을까 싶기도 하다. 어차피 필요한 단백질을 만들기 위해 전사의 조절이 일어나니까. 필요해져서 만든 mRNA를 세포질까지 꺼내와 놓고 필요 없다고 꺼버리는 것은 어떻게 생각해보면 낭비라고 생각할 수도 있다. 그러나 mRNA들 마다 번역을 많이 돌려서 많은 단백질을 합성해야 하는 mRNA가 있고, 조금만 만들고 폐기해야 할 mRNA가 있다. 특히 전사 수준에서 조절하게 되면 아무래도 외부의 환경 변화에 대한 반응이 늦기 마련이다. 따라서 기껏 전사해서 보내놨더니 막상 필요없어지는 경우도 있을 것이다. 이런 여러 이유로 번역의 조절이 필요하다. 조절은 따로 촉진되는 기전은 뚜렷하지 않고 주로 억제하는 방향으로 이루어지는데, 많은 경우 합성한 단백질이 억제 인자로..
분자생물학 (16) - Genetic code
2020. 12. 4. 22:18
🧬 Bio/분자생물학
64개 가지고 20개 아미노산을 지정하다 보니까 2개 이상의 코돈이 같은 아미노산을 지정할 수 있다. 왜 정확하게 1대1로 지정하지 않는가? 만약 돌연변이가 일어나면 단백질 번역이 그 자리에서 중지가 되기 때문에 치명적일 수 있다. 서로 중복되어 있다 = synonyme 워블 가설 (공간적 자유) 퇴화된 코돈들은 UC로 끝나거나 AG로 끝나거나 한다. 즉 앞에 두개만 결정되면 거의 같은 아미노산이다. 따라서 tRNA의 개수는 61개보다 훨씬 적다. 코돈의 세번째 위치는 공간적 자유를 얻어서 정통적인 염기쌍이 아닌 것과 쌍을 이룰 수 있다. 안티코돈의 첫번째 염기가 G일 때는 U나 C만 읽는다. 안티코돈의 첫번째 염기가 C일 때는 G만 읽는다. 첫번째 염기가 공간적으로 제약이 적어서 워블 페어링을 할 수 ..
분자생물학 (15) - Translation 2
2020. 12. 4. 10:18
🧬 Bio/분자생물학
Ribosome 리보솜은 번역이 이루어지는 장소이며 rRNA와 단백질의 큰 복합체다. 앞서 tRNA에서 aaRS 효소의 교정 기작에 대해 짧게 언급했었다. 그러면 리보솜에도 교정 기작이 존재하는가? 리보솜에서는 놀랍게도 교정 기작이 전혀 존재하지 않는다. 만약 tRNA에 아미노산이 잘못 충전되더라도 리보솜에서 아무 문제 없이 번역이 진행된다. 이것을 이용하여 어떤 단백질은 특이한 아미노산을 중간중간 끼워넣기도 하는데 tRNA에 아미노산이 충전된 후 다른 효소에 의해 그 아미노산이 변형되더라도 전혀 문제가 없기 때문이다. 또한, 번역은 DNA의 복제나 RNA 전사와는 달리 상당히 느리게 일어나는 과정이다. 그도 그럴 것이 수많은 tRNA들이 들락날락하며 아미노산을 차례차례 중합하므로 시간적으로 당연히 지연..
분자생물학 (15) - Translation
2020. 12. 3. 17:24
🧬 Bio/분자생물학
전사(Transcription)가 끝났으니 이제 번역(Translation) 단계로 넘어가야 하는데, 번역은 세포질에서 일어나는 과정이다. 진핵세포에서, 이어맞추기 과정까지 모두 끝낸 성숙한 mRNA는 엑손연결복합체(EJC, Exon junction complex)가 결합하여 이것이 확실히 성숙한 mRNA임을 나타낸다. 성숙한 mRNA는 핵공 복합체(Nuclear pore complex)를 통해 세포질로 이동하는데, 특정한 수송 단백질에 의해 결합되어서 이동되는 것으로 여겨진다. 일각에서는 세포 소기관 중 하나인 볼트(Vaults)가 mRNA의 수송에 관여한다는 말도 있지만 확실하진 않다. 볼트의 구조가 핵공 복합체와 상당히 유사하여 처음에는 사실로 여겨졌으나 실험 결과에 따르면 볼트의 발현을 억제해도 ..
분자생물학 (14) - Alternative splicing, Exon shuffling, RNA editing
2020. 11. 30. 23:22
🧬 Bio/분자생물학
다양한 방법으로 인트론을 제거할 수 있다. t-ag : stop 코돈 부위가 있어서 더 짧은 mRNA가 만들어진다. T-ag : stop 코돈 부위가 제거돼서 더 긴 mRNA가 만들어진다. 누굴 더 만들 것이냐? : SR protein이 조절한다. SR protein은 exon2 내부에 결합하여 5' sst를 선택한다. 5' splicing site 2.1 steric hindrance(입체 장애) 2.2 minor, major splicing 3. 초파리 Dscam 유전자 Exon shuffling RNA editing 앞서 진핵생물이 인트론을 가짐으로써 얻을 수 있는 장점으로써 엑손(Exon)의 조합에 따른 다양한 종류의 단백질을 생산할 수 있다는 것을 꼽았다. 하지만 그것과 함게 이어맞추기는 엑손을..
분자생물학 (14) - RNA splicing
2020. 11. 27. 17:53
🧬 Bio/분자생물학
인간의 만들 수 있는 유전자는 20000여개이다. 그러나 인간이 가질 수 있는 서로다른 단백질의 개수는 10만여개가 넘는다. Alternative splicing : 주어진 숫자의 유전자를 가지고 훨씬 더 많은 단백질을 만드는 것 복잡한 생물로 갈수록 인트론이 늘어난다. 인트론을 제거할 때 덜 제거하거나 더 제거하면 심각한 돌연변이가 만들어진다. 따라서 굉장히 정확하게 만들어야 한다. Splicing 기구 Trans-splicing Minor spliceosome RNA 이어맞추기는 다들 알다시피 중합된 pre-RNA에서 인트론(Intron)을 제거하고 엑손(Exon)만 연결하는 것을 뜻한다. 진핵세포에서만 나타나는 현상으로, 일반적으로 고등한 생물로 갈수록 유전자 당 인트론의 수가 증가하는 경향이 나타..
분자생물학 (13) - 진핵세포의 전사
2020. 11. 26. 22:44
🧬 Bio/분자생물학
mRNA - Pol ll 우선은 가장 잘 알려진 mRNA의 전사에 대해 살펴보도록 하자. mRNA는 누가 담당한다? 제 2형 RNA 중합효소(Pol ll)가 담당한다. 진핵생물의 프로모터(Promoter)로 가장 잘 알려진 것은 TATA 박스(TATA box)라 불리는 염기 서열 부위다. 그러나 RNA 중합효소가 스스로 프로모터를 인식하여 결합하지는 못한다. DNA 복제와 비슷하게 RNA 전사 과정에서도 프로모터에 결합하는 여러 전사 조절 단백질들이 복합체를 형성해야 한다. 시험관 조건(In vitro)에서는 DNA 주형에 RNA 중합효소와 프로모터에 관여하는 몇몇 보편 전사인자(GTF, General transcription factor)를 넣어주게 되면 전사가 일어난다. 그러나 실제 생리적 조건(In..
분자생물학 (13) - 전사기작
2020. 11. 25. 21:26
🧬 Bio/분자생물학
RNA 중합효소 이제 RNA에 대해 다루게 된다. 앞에서 DNA의 복제에 대해 알아보았으니 여기에선 RNA 전사에 대해 살펴보게 될 것이다. RNA의 전사는 RNA 중합효소(RNA polymerase)에 의해 일어나는데, DNA 중합효소(DNA polymerase)와 기능적으로 상당히 유사하다. 이 둘은 모두 하나의 주형(Template)을 바탕으로 하여 상보적인 (리보)뉴클레오티드를 차례차례 연결하여 긴 사슬을 형성한다. 마찬가지로 이 둘은 진행성이 높은 효소이며, 연속적인 중합이 일어나지만 혹시라도 잘못된 중합이 일어났을 경우 자체적으로 수선도 가능하다. RNA 중합효소의 진행성 다만 RNA 중합효소의 진행성은 DNA 중합효소에 비하면 많이 떨어지는 편이며, 정확도 역시 DNA 중합효소가 훨씬 더 높..
RPKM, FPKM, TPM
2020. 11. 15. 13:17
🧬 Bio/생명정보학
시퀀싱을 하고 난 다음 발현량의 단위로 RPKM 또는 FPKM 을 쓰는 것을 못 본 사람은 없겠죠. 근데 이 둘 이 뭔 공통점이 있는지 차이점이 있는지 도통 잘 모르겠고요? 이건, 쉽게 말하면 normalization method 중 하나 입니다. 서로 다른 샘플의 유전자 발현량을 비교하려면 그 샘플 속의 세포 또는 rna의 양이 같아야겠죠?? 하지만 똑같이 rna를 뽑고 시퀀서에 돌리 수는 없으니까 상대 값을 이용해 발현양을 표시해야합니다. 네 철자 밖에 안되는 이 이름을 사자성어 풀이 하듯이 쪼개 볼까요. RPKM R(Reads) : Reads mapped in a gene / total reads P(per) K(Kilobase per) : 1,000bp / gene length M(Millions..
분자생물학 10장 (2) - DNA 손상
2020. 10. 15. 16:23
🧬 Bio/분자생물학
DNA 손상 자발적 돌연변이 외부에서 특별한 돌연변이 유발원인 발암물질들에 의한 노출에 의해서 유도되는 돌연변이 DNA는 가수분해와 탈아미노화로 자연적인 손상이 일어난다. 1) 자발적 돌연변이 물분자와 접촉하고 있어서 가수분해가 돼서 염기의 어떤 그룹이 떨어져 나가게 된다. Ex) 아미노기가 떨어짐 Deamination : 탈아미노기 시토신 염기의 탈아미노화가 가장 빈번한 가수분해에 의한 손상이다. 시토신(C)은 자연적인 탈아미노화가 일어나 DNA에 비정상 염기인 우라실(U)를 형성한다. 그러면 복제시 아데닌(A)을 들어오게 한다. Depurination : 탈퓨린화 자연적 가수분해에 의해 탈퓨린화가 일어나면 DNA에 염기가 없는 것이 생기게 된다. c. C가 U로 되면 DNA의 U를 발견할 때마다 DN..
분자생물학 10장 (1) - 돌연변이와 mismatch repair
2020. 10. 11. 22:38
🧬 Bio/분자생물학
돌연변이의 성질 염기전이 (transition) : T-> C or A->G 염기교차 (transversion) : T -> G,A or A->C,T 이런 광범위한 DNA의 손상은 transposition에 의한 것이다. 돌연변이가 특히 잘 일어나는 한 부루의 서열이 있다. 단순한 2~4개의 뉴클레오티드 서열의 반복으로 DNA microsatellite 라고 부른다. Mutational hot spot : 자연상태의 돌연변이 비율 돌연변이율 보다 더 높은 비율로 나타날 수 있다. 미세반복서열(STR) 짧은 반복 서열이 늘어나거나 줄어들 수 있다. 염기서열 자체가 변하는게 아니라 반복 횟수의 변화가 생긴다. 개개인마다 이런 반복 수가 다를 수 있다. 어떤 복제 실수는 교정을 회피한다. 실수를 하지만 자기가..
분자생물학 9장 (4) - 텔로미어
2020. 10. 11. 22:07
🧬 Bio/분자생물학
Topoisomerase ll 는 딸 DNA 분자를 분리하는 데 필요하다. 염색체는 크게 2가지 형태이다. 대장균과 같은 Circular DNA 이다. 환형 DNA의 문제점은 복제하고 나서 고리로 엮이게 되는 것이다. 이 엮인 고리는 Topoisomerase ll 가 딸분자를 푼다. Topoisomerase ll 는 이중가닥 DNA 분자를 절단해 이 절단된 틈으로 다른 이중가닥 DNA를 통과시키는 능력이 있다. 선형 염색체의 말단에서는 지체가닥 합성이 불가능하다. 선형 DNA는 고리로 엮이지는 않는다. 헬리카아제가 복제분기점을 계속 풀면서 선도가닥은 쭉 풀지만 지체가닥은 계속 복제되면서 마지막 오카자키 조각의 맨 끝을 DNA로 채울 수 없다. 원래 뒤에 가닥의 3’에 붙여서 채웠지만 그럴 수가 없어서 점..
분자생물학 9장 (3) - Sliding clamp, Clamp loader, DNA pol 3, Replisome
2020. 10. 10. 17:32
🧬 Bio/분자생물학
짧은 RNA 조각을 합성하는 Primase Primase는 Pol 알파와 결합돼서 프라이머를 만든다. 그리고 Pol 델타와 앱실론으로 교체되면서 진정한 DNA가 만들어진다. Sliding clamp가 고정을 시켜줘야 이탈되지 않으면서 DNA 복제의 연속성을 가진다. Sliding clamp는 Pol 델타와 앱실론에 결합한다. 활주 클램프는 DNA 중합효소의 진행성을 크게 증가시킨다. 복제분기점에서 진행성이 높으면 염색체의 복제는 신속히 이루어진다. 신속하게 이루어지는 이유는 DNA 중합효소가 Sliding DNA clamp(활주 클램프)라는 단백질과 결합하기 때문이다. Sliding clamp는 DNA 중합효소의 진행성을 크게 증가시킨다. 앞으로 계속 복제되어야 될 부분이 있는 상황에서 친화도가 높다. ..
분자생물학 9장 (2) - 복제분기점, Primase, Helicase, DNA polymerase
2020. 10. 10. 15:52
🧬 Bio/분자생물학
복제분기점 DNA의 두 가닥 모두 복제분기점에서 함께 합성된다. 선도가닥(leading strand)은 한번 시작이 되면 연속적으로 쭉 진행되고 지체가닥(lagging strand)은 조각조각 복제된 다음에 연결된다. 선도가닥이든 지체가닥이든 프라이머가 있어야하고 프라이머를 합성하는 효소가 Primase다. 프라이머는 RNA 조각이다. 왜 DNA를 복제하는데 RNA 조각을 짧게 연결하는가? RNA 중합효소와 복제의 주역인 DNA 중합효소는 차이가 있다. DNA 중합효소의 첫번째 염기부터 시작은 못하지만 RNA 중합효소는 첫번째 염기부터 갖다 놓을 수 있다. (나중에 다시 언급) 새로운 가닥을 주형으로 작용하게 되면 상보적인 새로운 가닥이 생겨나게 된다. 기존의 부모가닥이 벌어지는 부분이 있다. 그곳이 바..
분자생물학 9장 (1) - DNA 복제
2020. 10. 4. 17:52
🧬 Bio/분자생물학
9장 DNA 복제 DNA 복제 3요소 DNA 합성에는 디옥시뉴클레오티드 3인산과 프라이머, 주형가닥이 필요하다. a. 가장 안쪽 인산기가 알파-인산, 바깥쪽 인산기가 감마-인산이다. b. 주형가닥의 원본, 주형과 짝을 이룬 프라이머(시발체), 디옥시뉴클레오티드 DNA는 프라이머 3' 말단의 신장에 의해 합성된다. OH는 음전기적인 특정이 있어서 양전기적인 특성을 지닌 인산기를 붙일 수 있다. 2인산이 날아가면서 고에너지인산결합이 쓰이고 이것이 화학반응의 원동력이다. DNA 중합효소는 DNA 합성을 촉매하기 위해 단일 활성 부위를 이용한다. DNA 중합효소는 단일 활성부위를 가지고 4종류의 디옥시뉴클레오티드 삼인산의 어느 것이 첨가되든지 그 반응을 촉매한다. DNA 중합효소가 이렇게 촉매적 유연성을 가지는..
분자생물학 8장 (2)
2020. 9. 25. 11:59
🧬 Bio/분자생물학
다수의 DNA 염기서열 비의존적인 접촉이 히스톤 중심과 DNA 사이의 결합을 유도한다. 히스톤 아미노 말단 꼬리는 DNA가 8량체 주위를 에워싸는 것을 안정화 한다. N말단은 바깥에 있으면서 뉴클레오솜을 감쌀 수 있어서 안정화에 기여한다. 히스톤 단백질 중심을 둘러싸고 있는 DNA는 음성의 초나선 구조를 가진다. 손상이 없는 cccDNA : 환형, 두가닥 완벽한 왓슨크릭의 나선 꼬임, 어느 부위도 끊어지지 않는 DNA 히스톤 복합체를 집어넣어서 염색체가 형성되도록 만든다. 인당 backbone을 끊는게 아니라 음성초나선으로 감게 되면 끊지 않는 상태에서 초나선을 만들어서 L값이 변하지 않는다. 이 그림을 통해서 음성초나선을 생체에서 형성한다는 것을 알 수 있다. 그림 잘보기 Topoisomerase를 통..