유전학, 세상에서 가장 재미있는, 래리고닉, 마크 휠리스

리보오스를 가진 핵산을 RNA, 즉 리보핵산이라 하고, 디옥시리보오스를 가진 핵산을 DNA, 즉 디옥시리보핵산이라고 한다.

   

DNA와 RNA 속에 들어 있는 염기들은 뉴클레오티드마다 다를 수 있다. 이 일을 통해서 핵산은 분자의 언어라는 생소한 형태의 메시지를 갖게 된다.

   

아미노산

글리신	GLY	알라닌	ALA	발린	VAL	류신	LEU
이소류신	ILE	세린	SER	트레오닌	THR	아스파르트산	ASP
글루탐산	GLU	리신	LYS	아르기닌	ARG	아스파라긴	ASN
글루타민	GLN	시스테인	CYS	메티오닌	MET	페닐알라닌	PHE
티로신	TYR	트립토판	TRP	히스티딘	HIS	프롤린	PRO

아미노산이 두개 모이면 펩티드 결합을 할 수 있음.

아미노산이 복수로 결합하면 폴리펩티드, 즉 단백질 사슬이 된다.

   

생물을 만드는 것은 그 생물 자신의 효소들이다.

유전자가 물질 대사에서 담당한 역할은 효소를 만드는 것이다. 그리고 모든 유전자는 각기 하나의 특정한 효소와 관계가 있다.

   

Adenine, Cytosine, Guanine, Thymine: 네 가지 염기

AT, GC 결합(상보성의 원리)이 계단처럼 차례로 쌓아 올림… 이중 나선 구조

   

대장균의 경우에는, 절단 효소가 복제 원점이라는 작은 부위에서 DNA 사슬들을 떼어놓으면서 복제가 시작된다. 주위에는 자유롭게 떠다니는 많은 뉴클레오티드들이 있어서, 새로운 사슬을 만들기 위한 재료가 된다. 이 뉴클레오티드들은 하나의 당과 염기 그리고 3개의 인산을 달고 있다.

   

이중나선의 두 사슬을 푸는 일만 해도 8000rpm의 속도로 회전….

   

DNA에서 복제된 전령분자, 메시지를 아미노산에 이어주는 번역 분자, 모든 것을 제자리에 붙잡아두고 아미노산과 아미노산을 결합하도록 도와주는 커다란 동체=> 세요소들의 일부 또는 전부는 하나의 핵산으로 만들어진다 : RNA

   

RNA, 리보핵산은 DNA와 비슷하다. 당과 인산으로 이루어진 뼈대에 염기들이 달라붙어 있기 때문이다.

RNA의 당은 리보오스로, DNA의 디옥시리보오스와 조금 다르다. 또한 RNA는 한 가닥의 사슬로서, DNA보다 훨씬 더 짧다. DNA가 백만 개 이상의 뉴클레오티드를 갖고 있다면 RNA는 고작 50개에서 1000개를 갖고 있다. RNA는 A, C, G, U(Uracil)을 갖는다.

   

DNA의 어떤 부위에서 이중나선 구조가 풀어지면서 그 한 가닥을 따라 RNA 중합 효소에 의해 RNA 분자가 합성되면, 단백질 합성이 시작된다. 이 과정을 전사라고 한다.

이 일은 DNA 복제와 비슷한 방식으로 일어난다. RNA의 염기들이 대응하는 DNA의 염기와 상보성을 갖는 것이다. 이렇게 만들어진 RNA를 전령 RNA, 즉 mRNA라고 한다. DNA의 유전 정보가 단백질 공장에 전달하는 일을 하기 때문이다.

그 정보의 단어는 3개의 염기가 한 조를 이룬 것(트리플렛)이다. AUG, ACG 같은 것… => Codon

   

4의 3승… 64가지의 코돈 존재. 아미노산은 모두 20개에 불과하기 때문에 동의어가 있음. 서로 다른 코돈들이 같은 아미노산을 나타낸다. 종결을 나타내는 코돈도.. 그 세개의 코돈은 아미노산이 아니라, 메시지가 끝났음을 가리킨다. 또한 암호는 겹치지 않는다. 그 단어들은 공백도 겹치는 부분도 없이 꼬리에 꼬리를 물고 이어진다.

   

유전 암호의 실질적인 번역자는 운반 RNA 즉 tRNA라는 것이다. 이것들은 스스로 염기쌍을 이루는 부분을 갖고 있어서 열쇠모양으로 꼬여 있다.

tRNA의 고리 모양으로 생긴 부분에는 염기쌍을 이루지 않는 세 개의 염기가 있다. 이 안티코돈은 mRNA의 상보적인 코돈과 결합할 수 있다. 또 tRNA의 꼬리 부분은 한 개의 아미노산이 달라붙는 자리이다.

각각의 안티코돈에 대해, 그것을 인식해서 적당한 아미노산을 tRNA에 붙여주는 독특한 효소가 있다.

tRNA와 아미노산이 연결되면, 안티코돈은 mRNA의 상보적인 코돈에 가서 달라붙는다. 이런 식으로 한 개의 염기 가닥이 아미노산의 배열 순서로 번역되는 것이다. 하지만 그 일을 완료하기 위해서 세포는 한 가지 장치를 더 필요로 한다. 리보솜이 그것이다.

   

단백질 생성

단백질 합성 기구는 모든 것을 제자리에 잡아두는 동체, 약 50개의 단백질이 RNA로 감싸여 눈사람 모양을 하고 있는 리보솜… 리보솜 RNA를 줄여서 rRNA라고 함.

DNA의 염기 서열을 읽은 mRNA는 수많은 리보솜의 바다로 들어가게 된다. 잠깐 사이에 한 개가 mRNA에 달라 붙는다. 그 결합 부위는 AUG 코돈, 또는 그 코돈에서 가까운 곳이다. 따라서 AUG는 모든 메시지의 첫째 단어가 된다. AUG와 그 다음 콘돈은 리보솜의 홈에 자리잡고 있던 상보적인 tRNA들의 안티코돈과 결합한다.

각각의 tRNA는 아미노산(AA)을 한개씩 달고 있다. 첫 번째 아미노산은 언제나 AUG에 해당하는 메티오닌이 된다. 리보솜 내부의 효소가 두 아미노산을 연결해 준다. 그러면 첫번째 tRNA는 어디론가 떠나간다. 그 뒤 리보솜이 세 개의 염기만큼 움직여가면 또 하나의 tRNA와 아미노산이 달라 붙는다. 아미노산이 다시 연결되고 빈 tRNA는 버려진다. 이렇게 리보솜이 mRNA를 타고 움직여가면서, 점점 더 많은 아미노산들이 모여 단백질 모양으로 돌돌 말린다. 이 과정은 리보솜이 종결 코돈에 도착할 때까지 계속된다. 그 코돈에 맞는 안티코돈을 가진 tRNA가 없기 때문에 끝이 나는 것이다. 완성된 단백질은 또 다른 리보솜 효소에 의해 잘려나간다. 이 때쯤에는 단백질이 다양한 형태를 이룬 경우도 많다. 마지막으로 리보솜과 mRNA, tRNA가 분리된다. 그리고 그 새로운 고분자는 자기가 할 일을 찾아 떠난다. 구조 단백질이나 효소, 아니면 다른 무엇이든 되기 위해서….

   

   

대장균에서…

세균에서는 보통, 유전자에서 mRNA가 전사되고 있는 동안에 단백질 합성이 시작된다. 여러 개의 리보솜이 동시에 메시지를 읽는다. 단백질이 계속 조립되어 가면서 돌돌 말려 완성된 형태를 갖게 되는 것이 보인다.

   

레트로바이러스라는 RNA 바이러스는, DNA가 자기 RNA를 복제하도록 해서 숙주의 염색체에 그것을 이어 붙이는 효소의 암호를 갖고 있다. 일부 바이러스성 전염병이 치료가 되지 않는 것은 바로 이런 이유 때문이다. 그 바이러스의 유전자들을 제거할 수가 없는 것이다.