3일만에 읽는 유전자, 와타나베 츠토무

ATP (Adenosin Tri Phosphate)

RNA (리보핵산: 이중나선인 DNA와 달리 단일사슬구조) RNA는 DNA와 달리 세포질에도 들어 있다.

또한 DNA 정보에 따라 세포 속에서 단백질을 만드는 리보솜이라는 소기관에도 단백질 제작과 관련도니 독자적인 RNA가 존재한다.

   

이중나선을 구성하는 각각의 사슬은 인산과 데옥시리보스라 불리는 당이 지주를 이루고, 그 위에 A(아데닌), T (티민), G (구아닌), C (시토신)의 4종류의 염기가 늘어서 있다. 바꿔 말하면, DNA는 인산과 당과 염기의 3요소로 되어 있는 것이다. 이중에서 유전정보를 담당하고 있는 것은 염기 부분이다. 염기는 알카리성의 물질을 가리키는 일반적인 명칭인데, DNA를 구성하는 염기는 특별히 핵산염기라고 불린다.

   

mRNA의 주형이 되는 쪽의 DNA 사슬을 안티센스, mRNA와 같은 배열을 지닌 사슬을 센스라 부른다.

   

단백질을 만드는 과정

우선 DNA의 이중나선이 핵 내에서 두 가닥으로 나뉘어진 상태가 된다. 효소의 작용에 따라 그중의 한 가닥에 DNA의 염기에 대응한 RNA염기가 붙어서, mRNA라는 RNA가 만들어진다.(전사). 염기의 대응 방법은 DNA의 C, G, A, T에 대해서 RNA는 C, G, A, U 로 되어 있다.

mRNA는 의미없는 염기배열을 삭제하고(스플라이싱) 핵에서 세포질로 나와서, 단백질의 제조공장이라 불리는 작은 기관인 리보솜에 운반되어 간다. 리보솜에서는 mRNA상의 3개의 작은 염기배열이 규정하는 아미노산을 tRNA가 다음에서 다음으로 운반해 온다. 리보솜은 그 아미소산을 mRNA의 염기배열 순으로 연결하여 유전자의 설계도대로 단백질을 합성해 가는 것이다.

   

하나의 수용체에는 하나의 물질만이 붙는다. 말하자면 열쇠와 열쇠구멍의 관계라 하겠다. 세포 표면에는 여러 종류의 수용체가 있는 것이다.

호르몬 및 정보전달물질 등은 특정 장기나 조직으로 운반되도록 되어 있지 않고, 혈액 등을 통해 전신으로 운반된다. 그럴 때 필요 없는 조직에서 기능해서는 안 되므로, 기능을 해야 하는 조직의 세포에만 그 물질을 잡는 수용체가 있다. 수용체는 필요한 물질을 잡는 안테나 역할을 하고 있기 때문에, 하나의 수용체에 하나의 물질이 대응하지 않으면 안 되는 것이다.

   

PCR(ploymerase chain reaction)

세포의 DNA가 카피될 때는 DNA를 구성하는 이중나선의 사슬이 한가닥씩으로 나뉘어, 각각의 사슬을 주형으로 하여 쌍이 되는 DNA가 합성된다. PCR법은 이러한 DNA 복제의 반응을 인공적으로 반복하여 행하는 방법이다. 우선 증폭하고자 하는 DNA의 양끝의 염기배열에 딱 붙는, 상보적인 짧은 DNA 조각을 준비한다. 이렇게 하면 DNA 복제가 가능해지는데, 이것을 primer라 한다. 다음에 미량의 혈액이나 모근에서 추출한 DNA에 primer를 가한다. 열을 가하면 이중사슬의 DNA가 한 가닥씩으로 나뉘어지고, 온도를 낮추면 각각의 사슬에 primer가 들러붙는다. 이 용액 속에 미리 PCR이라는 효소를 첨가한 후 반응에 적절한 온도가 되면, 이 효소의 작용으로 primer를 기점으로 각각의 DNA 사슬에 상보적인 DNA가 합성되어 한 가닥의 DNA가 두 가닥으로 된다. 같은 작업을 되풀이하면 급속하게 증식시킬 수 있다.

   

유전자 치료에 불가결한 것은 환자의 세포에 유전자를 넣기 위한 '도구'이다. 이러한 도구는 여러 종류가 있는데, 총칭하여 '벡터' (유전자 운반 담당)라 한다.

가장 널리 이용되고 있는 벡터는 retrovirus를 개조한 retrovirus 벡터이다.

바이러스는 생물의 세포에 감염하여 자신의 유전자를 상대의 세포 안에 넣어서 그 생물의 세포의 증식 구조를 이용, 자신의 유전자까지 증식시키는 성질을 지니고 있다. Retrovirus는 RNA를 유전자로 하는 바이러스인데, 다른 생물에 감염되면 자신의 유전자를 DNA로 바꾸어 그 생물의 염색체에 삽입하는 성질을 지니고 있다.

그 결과, 그 생물이 가지고 있던 유전자처럼 바이러스도 독자적인 단백질을 만들어내고, 감염된 세포가 분열하면 바이러스의 유전자도 같이 복제된다.