유전자 전사 : DNA → RNA

유전자 전사 : DNA → RNA

 

DNA의 정보가 RNA로 전사되는 과정은 DNA가 자기복제되는 과정과 유사하다. RNA 중합효소(RNA polymerase)가 DNA 분자상의 특정 위치에 결합하여 DNA 이중나선의 두 가닥이 부분적으로 열린 다음 3′→5′ 방향으로 한 가닥의 정보를 읽어나간다. DNA 분자의 염기배열을 읽어 나가면서 RNA 중합효소는 DNA 가닥의 염기배열에 상보적인 리보뉴클레오티드를 모아 RNA 가닥으로 합성해 나간다. 그 결과 DNA 가닥의 각 C 염기는 RNA 가닥에서는 G 염기로, DNA 분자의 G 염기는 RNA에서 C 염기로 치환된다. DNA 가닥의 A 염기는 DNA 복제시와 달리 RNA가 합성될 때는 우라실(U) 염기로 대치된다. RNA 분자에는 티민(T) 염기가 존재하지 않는다. 각각의 뉴클레오티드 3인산 분자가 합성되고 있는 RNA 가닥의 3' 말단에 부착될 때 2개의 인산기가 뉴클레오티드 3인산에서 떨어져나간다.

 

RNA분자가 합성될 때 DNA가 주형으로 사용된다는 사실을 보여주는 실험적인 증거는 많이 있다. 그 중 하나는 염기배열을 알고 있는 DNA 분자를 이용하여 실험관 내에서 RNA를 합성한 실험이다. 세 종류의 RNA 분자가 해독과정에 관여한다

 

1. 리보솜 RNA(ribosomal RNA, rRNA)

2. 전달(transfer RNA, tRNA)

3. 전령 RNA(messenger RNA, mRNA)

 

 

 

1. 리보솜 RNA(rRNA)

 

세포내에서 리보솜 RNA는 리보솜을 구성하는 닫ㄴ백질과 단단하게 결합되어 있다. 리보솜은 단백질을 합성하는 세포기관이다. 리보솜은 큰 소단위와 작은 소단위로 이루어져 있는 2량체이다. 작은 소단위에는 한 분자의 rRNA가 포함되어 있다. 진행세포에서 리보솜의 작은 소단위에 들어 있는 RNA 분자는 “18S”RNA라 하는데 이것은 원심분리하였을 때 침강되는 율을 기준으로 부르는 것이다. 진핵세포에서 리보솜의 작은 소단위에는 18S rRNA 외에 약 30개의 서로 다른 단백질이 포함되어 있다. 진핵세포 리보솜의 큰 소단위에는 각각 5S 5.8S 28S rRNA라 불리는 세 분자의 rRNA가 들어있고 이들과 약 45개의 서로 다른 단백질이 상호작용하고 있다. 각각의 rRNA는 DNA 분자상의 RNA 유전자로부터 전사된다. 따라서 모든 유전자가 단백질로 발현되는 것이 아니라는 것을 기억해두자. 각 rRNA 에 상응하는 유전자는 DNA 상에 여러 개 부분적으로 존재한다.

 

2. 전달 RNA(tRNA)

전달 RNA 분자의 침강률은 약 4S 이다. 이것은 분자량이 약 23,000~30,000정도임을 나타낸다. 세포 하나에는 대략 32종의 서로 다른 tRNA 분자가 존재한다. tRNA 분자는 서로 다른 유전자의 산물이다. tRNA는 7393염기로 구성된 단일 가닥 RNA이다. tRNA 분자 가닥내에는 부분부분 서로 상보적인 서열이 존재하여 분자 내부에 DNA의 이중나선과 유사한 이중나선이 존재한다. 분자내에서 서로 짝을 이루지 못하는 부위는 고리의 형태를 이룬다. 각각의 tRNA 분자는 특정한 아미노산과 결합할 수 있으며, 아미노산은 tRNA 분자의 3'말단에 부착된다. tRNA는 전령RNA(mRNA)의 염기서열에 담겨 있는 정보를 그에 상응하는 단백질의 아미노산 서열로 해독하는 과정에서 연결고리의 역할을 한다.

 

 

3. 전령 RNA(mRNA)

 

rRNA와 tRNA와 같이 특정한 크기를 지난 RNA 분자 외에도 세포에는 크기가 일정하지 않은 또 다른 종류의 RNA가 존재한다.이들의 침강계수는 6S에서 20S 사이로 분자량은 25,000에서 백만 정도의 크기이다. 대부분의 세포에는 이런 종류의 RNA가 소량 존재한다. 그러나 한 종류의 단백질만을 아주 대량으로 합성하는 세포에는 특정한 크기의 RNA가 상당량 만들어진다. 예를 들면 토끼에서 헤모글로빈을 합성하는 적혈구의 전구세포에는 9S 크기의 RNA가 다량 존재한다. 만일 이 RNA를 분리하여 개구리의 난세포에 주입하면, 개구리 알에서 토끼의 헤모글로빈이 합성되기 시작한다. 이 특정한 RNA 분자가 존재하여야 한다. 개구리 알에서 토끼의 헤모글로빈 합성을 유도할 수 있는 것이다. 이렇게 단백질의 합성을 유도할 수 있는 RNA를 전령 RNA(mRNA)라 부른다.