DNA에서 RNA로의 전사

1. DNA 유전 정보의 단백질로의 전달

1. DNA에 저장된 유전정보의 본질은 폴리뉴클레오타이드 상의 4종류 뉴클레오타이드의 선형 서열이다.

(1) 전형적인 유전자는 수백 개 또는 수천 개의 뉴클레오타이드로 구성된다.

(2) DNA 한 분자는 보통 수천 개의 유전자를 포함한다.

2. RNA도 역시 뉴클레오타이드 염기의 선형서열로 유전정보를 전달받는다. RNA 염기서열은 DNA 염기서열과 상보적이다.

3. 유전정보로부터 합성되는 폴리펩타이드는 20가지 아미노산의 선형 서열로서 나타나며, 이는 RNA 분자의 염기 서열에 따라 결정된다.

(1) 3개의 뉴클레오타이드 선형 서열이 하나의 아미노산을 지정한다.

(2) 아미노산을 지정하는 하나의 triplet을 코돈( codon )이라 한다.

(3) 61가지 triplet code가 20개의 아미노산을 지정하므로, 한 아미노산을 지정하는 triplet code가 하나 이상 존재한다. 이러한 현상을 유전암호의 중복성 또는 축퇴성이라 한다.

2. RNA의 특성

일반적으로 세포에는 DNA의 10배가량의 RNA가 있다. RNA의 양이 많은 것은 세포에서 RNA가 담당하는 역할이 매우 다양하기 때문이다. 

1. DNA와 RNA의 차이 - 당

RNA의 당은 ribose, DNA의 당은 deoxyribose이다.

2. DNA와 RNA의 차이 - 염기

RNA의 염기는 [ A, G, C, U ], DNA의 염기는 [ A, T, G, C ]이다.

3. DNA와 RNA의 차이 - 구조

RNA의 구조는 단일 가닥 분자로, 자체 염기들 간의 수소결합을 통하여 꼬이며 접힌 2차 및 3차 구조를 형성할 수 있다. DNA의 구조는 이중나선 구조이다.

4. DNA와 RNA의 차이 - 길이

RNA는 DNA 분자에 비하여 짧고, DNA는 RNA 분자에 비해 길며 보통 수천에서 백만 배 정도에 이른다.

5. DNA와 RNA의 차이 - 안정성

RNA는 알칼리에 강하지 못하여 pH 11에서 모두 가수분해된다. DNA는 RNA에 비하여 일반적으로 안정하며 알칼리에 강하다. DNA는 pH 13에서도 안정적이다.

6. DNA와 RNA의 차이 -  종류

RNA는 기능이 서로 다른 몇 가지 종류의 분자가 존재하고 DNA는 이중나선의 한 가지 형태로만 존재한다.

3. RNA 합성 과정의 특성

1. RNA 합성의 핵심적인 화학적 특징

(1) RNA 합성에 있어서 전구체는 4개의 리보뉴클레오사이드 5` 삼 인산( rNTP )이다. ATP, UTP, GTP, CTP 4종류가 존재한다.

(2) 중합반응에서 RNA의 3`- OH가 전구체인 rNTP의 5`- 인산기와 반응한다. 이때, 피로인산이 제거되고 인산 이 에스테르 결합이 형성된다. 중합반응 과정은 DNA 중합과 유사하다.

(3) RNA 분자의 염기서열은 DNA의 염기서열에 의해 결정된다.

(4) DNA 사슬 한 가닥만을 주형으로 한다.

(5) RNA 사슬은 5` → 3` 방향으로 신장한다.

(6) RNA 중합효소는 DNA 중합효소와 달리 프라이머 없이 사슬의 신장을 개시할 수 있다.

(7) 전사는 반보존적이 아니라 비대칭적이다.

4. 유전자의 구조

1. 유전자( gene ) : RNA를 통하여 특정한 단백질을 만드는 DNA 분절로서 유전자는 2부분으로 구성된다.

(1) 암호화 부위 : RNA로 전사되는 부위

(2) 조절 부위 : 암호화 부위의 전사를 조절하는 부위

2. 상류( upstream ), 하류( downstream )

유전자를 표시할 때, RNA 중합효소가 RNA를 5` → 3` 으로 합성하기 때문에, RNA로 전사되는 첫 번째 뉴클레오타이드를 +1로 표시하고 이를 기점으로 5`쪽을 상류( - )라 하고 3` 쪽을 하류( + )라 한다.

5. 프로모터

1. 일반적으로 조절 부위 중에서 실제로 RNA 중합효소와 결합하는 부위를 의미하며, 넓은 의미로는 조절 부위와 동일한 개념으로 사용된다.

2. 프로모터의 구조

(1) 원핵생물 프로모터의 공통서열( consensus sequence )

ⅰ. -10상자( -10box ) or Pribnow box : TATAAT

ⅱ. -35상자( -35box ) : TTGACA

(2) 진핵생물의 프로모터

RNA 종류에 따라 프로모터가 상이하며, 최소한 rRNA, mRNA, tRNA 세 종류의 프로모터가 존재한다.

ⅰ. Ⅱ 급 프로모터는 RNA polymerase Ⅱ 에 의해 인지되는 프로모터로서 상단부 요소, TATA 상자, 개시자, 하단부 요소의 4가지 요소를 포함한다.