RNA 합성의 비밀 ; 전사 transcription 과정의 이해

RNA 합성의 비밀 ; 전사 transcription 과정의 이해

 

DNA는 유전정보를 저장하며 보존한다.

이렇게 DNA에 저장된 정보는 자기 복제와 단백질 합성이라는 두 가지 목적에 사용된다.

 

복제(replication)는 자신과 동일한 또 하나의 DNA를 만 드는 것이다.

또 DNA는 전사(transcription)되어 3종류의 RNA(ribosomal RNA, messenger RNA와 transfer RNA)를 만든다.

 

이 세 가지의 RNA를 이용하여 DNA의 정보는 번역(translation)되어 세포 내에서 대사 기능을 조절하는 효소단백질을 만들어낸다.

 

DNA는 자기 자신을 복제하기 위한 원판(template)으로 사용되고 또한 RNA로 전사 (transcription)되어 단백질을 합성한다.

 

생명체의 단백질로 얻는 정보는 2%(인트론으로 인해); 기존의 DNA는 쓸모없는 정보가 매우 많다.

이렇기 때문에 핵에서부터 인트론을 제거 하고 Ribosome complex로 부터 핵에서 단백질 생성을 방지.

Transcription 구성요소: RNA Polymerase, T/C Factors, NTPs(ATP,CTP,GTP,UTP), 그리고 기타 등등이 있다.

 

RNA 합성: 전사(transcription)

○ DNA로부터 mRNA를 합성하는 것을 전사(transcription)라고 한다.

○ mRNA 합성은 RNA 중합효소(RNA polymerase)에 의해 일어나는데 RNA 중합효소가 작용하기 위해서는 촉매부위를 갖고 있는 중심효소(core enzyme)와 시그마 보조인자(sigma subunit)가 필요하다.

○ 시그마 보조인자는 합성시작 부위에 결합하는 단백질이다.

○ 중심효소와 시그마 인자가 합쳐져서 완전효소(holoenzyme)가 된다.

○ DNA를 이루는 두 개의 사슬이 모두 전사될 수 있는데 RNA 중합효소는 항상 3'에서 5'으로 읽어 나가므로 두 사슬의 전사 방향은 서로 반대이다.

○ 3' 과 5'이란 DNA를 이루는 뉴클레오티드 내의 deoxyribose 당에 있는 탄소번호이다.

○ 전사의 과정은 고분자 합성반응의 일종이며 개시(initiation), 신장(elongation), 종료(termination)의 3단 계로 나누어진다.

○ 시그마 인자는 DNA 사슬에서 전사가 시작될 뉴클레오티드와 프로모터 (promotor)를 인지한다.

○ 프로모터가 강할수록 시그마 인자와의 결합력이 높다.

○ 이 결합력이 높으면 전사가 시작되는 빈도가 많아지고 전사속도도 증가된다.

○ 전사시작 부위가 인지되면 바로 전사체의 신장이 시작된다.

○ 신장이 시작되면 시그마 인자는 DNA에서 분리되어 다음 전사개시에 재사용된다.

RNA 합성 과정

 

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요약

유전자 발현의 첫 단계:

DNA → (전사;transcription) → RNA

 

전사특성

DNA 두 가닥 중 1 가닥만 전사

 

DNA 구성에 따른 전사

- 암호화 부위(coding region) : RNA로 전사되는 부위 ① mRNA ② tRNA ③ rRNA

- 조절부위(regulatory region) : 전사를 조절, 자체는 전사되지 않음

 

전사의 단계 : 개시 -> 신장 -> 종결

① 개시 : promoter* 인지

*프로모터(promoter)

- RNA 전사시 RNA 중합효소 결합 부위

- DNA 조절부위에 있는 특정염기서열 : 20~200base

② 신장 : 합성된 RNA를 밀어내는 단계

③ 종결 : 전사종결 부위(terminator)에서 전사과정 종결

 

전사의 방향

5’ → 3’

 

전사의 방향

 

DNA 복제와의 유사점과 차이점

유사점은 다음과 같음

① 염기쌍 형성

② RNA 중합효소의 작용

③ DNA를 주형(template)으로 함

 

차이점은 다음과 같음

① 한 가닥(1 strand) 전사

② A, T, G, C → A, U, G, C

③ Primer 없이 RNA 합성 시작

* 신속한 생장을 하는 prokaryote(원핵세포)은 세포분열주기가 40분 이내.

DNA복제 빠르고, genome size가 작아야 유리 그래서 유전자 구성이 compact

 

 

RNA 종류와 기능

1) mRNA(messenger RNA) : 폴리펩티드를 결정하는 암호화 메시지

2) tRNA(transfer RNA) : 아미노산 운반

3) rRNA(ribosomal RNA) : 단백질 합성 복합체 리보솜 구성