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안녕하세요. 텔로머라제의 모든 것을 알려드리는 텔로머라제 홍보대사입니다.
텔로미어란?
염색체 끝 부분에 붙어있는 반복 염기서열로,
염색체의 손상을 막아주는 역할을 함
텔로머라제란?
텔로미어가 손상되면 복구, 생성해주는 효소
노화를 방지하는 효소
이전 포스트에서는 유전자가 형질을 어떻게 결정하는지 비들과 테이텀의 '붉은빵곰팡이 실험'을 통해 설명드렸습니다. 유전자에 들어있는 유전정보가 우리의 생김새와 같은 형질을 결정한다는 내용이었는데요.
지금부터 3개의 포스트에서는 유전정보가 담겨있는 DNA 염기서열이 어떻게 아미노산을 지정하고 단백질을 합성하는지에 대해 쉽고 자세하게 설명드리겠습니다.
● 단백질 합성 기본개념
단백질 합성에 대해 자세히 다루기 앞서, 기본적인 개념들부터 먼저 설명드리겠습니다. DNA는 세포 핵속에 존재합니다. 이 DNA 염기서열에 대응해 RNA가 만들어지는데요.
DNA -> RNA로 변환되는 과정을 '전사(Transcription)'라고 합니다. 이 전사된 RNA는 mRNA(messenger RNA)라고 합니다. RNA 종류에는 mRNA, tRNA, rRNA총 3가지가 있는데요. 이는 뒤에서 자세하게 설명드리겠습니다.
세포 핵속의 DNA로부터 전사된 mRNA는 세포 핵에서 빠져나와 세포질로 갑니다. 세포질로 빠져나온 mRNA는 리보솜(Ribosome)으로 이동해 이 곳에서 단백질로 변환되는데요.
이 RNA에서 단백질로 변환되는 과정을 '번역(Translation)' 이라고 합니다. 염기서열인 RNA에서 아미노산 서열인 단백질로 변환되는 과정이기 때문에, 완전히 다른 언어로 변환되는 것이어서 번역이라는 용어를 사용합니다.
DNA -> RNA : 전사(Transcription)
RNA -> 단백질 : 번역(Translation)
이전 포스트에서 염기의 종류는 A, G, C, T(U) 4가지라고 설명드렸습니다. 이에 반해 아미노산의 종류는 20가지 인데요. 염기 서열로부터 아미노산이 결정되는 것인데 왜 그 가짓수는 다를까요?
이는 염기 3개가 아미노산 1개를 결정하기 때문입니다.
염기 1개가 아미노산 1개를 결정한다면, 아미노산 종류는 4개 뿐일 것입니다.
염기 2개가 아미노산 1개를 결정한다면, 아미노산 종류는 4X4 = 16개 일 것입니다.
염기 2개가 아미노산 1개를 결정한다고 해도 아미노산 종류인 20개에는 미치지 못하는 것이죠.
염기 1개 -> 아미노산 4종류
염기 2개 -> 아미노산 16종류
20종류인 아미노산을 커버하는데 염기 2개로는 부족하다.
만일 염기 3개가 아미노산 1개를 결정한다면, 아미노산 종류는 4X4X4 = 64개까지 나올 수 있습니다. 즉 아미노산 종류인 20개를 커버할 수 있는 것이죠. 실제로도 위 표와 같이 염기 3개 조합이 아미노산 1개를 결정합니다.
염기 3개 조합 -> 아미노산 1개 결정
염기 3개 조합이 아미노산 1개를 결정한다고 앞에 말씀드렸습니다. 이 때 염기 3개를 일컫는 말이 DNA, mRNA, tRNA에서 각각 다른데요.
DNA의 염기 3개는 트리플렛 코드(Triplet code)라고 합니다. 이 염기 3개에서 전사된 mRNA의 염기 3개는 코돈(Codon)이라고 하고, mRNA 유전정보로부터 아미노산을 가져오는 tRNA의 염기 3개는 안티코돈(Anti Codon)이라고 합니다.
tRNA에 대한 내용은 다음 포스트에서 자세히 설명드리겠습니다. 여기서는 이런게 있다 정도만 알고 넘어가시면 됩니다.
트리플렛 코드 : DNA 염기 3개
코돈 : mRNA 염기 3개
안티코돈 : tRNA 염기 3개
위에 나온 표는 '코돈표' 입니다. 3개 염기 조합이기 때문에, 총 64가지인 것을 볼 수 있습니다. 아미노산 종류는 20가지 뿐이기 때문에, 서로 다른 코돈들이 같은 아미노산을 지정하는 것을 확인할 수 있습니다.
각 코돈이 어떤 아미노산을 지정하는지는 암기하지 않으셔도 됩니다. 하지만 개시코돈과 종결코돈은 꼭 암기하셔야 하는데요.
개시코돈은 AUG 입니다. 개시코돈의 의미는 이 코돈부터 번역을 시작한다는 뜻인데요. 이에 대한 내용은 다음 포스트에서 자세히 설명드리겠습니다. 개시코돈은 메싸이오닌을 지정하는 코돈이기도 합니다.
종결코돈은 UGA, UAA, UAG입니다. 이 코돈이 오면 번역이 종결되는 것이죠. 고등학교 때 '우가 우아아 우아그' 로 암기했던 기억이 나네요. 종결코돈은 개시코돈과 달리 지정하는 아미노산이 없다는 것도 기억하시면 좋습니다. 종결코돈이 어떤식으로 번역을 종결하는지에 대한 내용도 다음 포스트에서 자세히 설명드리겠습니다.
개시코돈 : AUG
종결코돈 : UGA, UAA, UAG
이전 포스트에서 DNA와 RNA의 염기 종류가 다르다는 것을 설명드렸습니다. DNA는 A, T, G, C 염기를, RNA는 A, U, G, C 염기를 갖는다고 했는데요. DNA의 T가 RNA에서는 U가 되는 것이죠.
또한 A-T(U), G-C 끼리만 상보결합을 한다고도 설명드렸습니다. 여기서 A-T 결합이 DNA와 RNA 결합에서는 A-U 결합이 되는 것이죠. 트리플렛 코드에서 코돈으로 전사할 때 이것만 잘 주의해서 변환해주시면 됩니다.
DNA : A, T, G, C
RNA : A, U, G, C
A-T(U) 결합, G-C 결합
지금까지 배운 내용만으로 실제 DNA에서 단백질을 합성하는 과정을 설명드리겠습니다. DNA 2가닥 중 단백질을 합성할 DNA 가닥을 주형가닥이라고 합니다. 나머지 한 가닥의 DNA는 비주형가닥이 되는 것이죠. DNA복제의 선도가닥, 지연가닥과 헷갈리지 않게 주의하셔야 합니다.
우선 DNA 주형가닥의 염기와 상보적 결합을 갖는 mRNA 염기들이 붙어 전사를 시작합니다. A 염기에는 U 염기가 와서 전사되는 것을 확인할 수 있습니다. 여기서 주형가닥의 DNA 염기 3개는 트리플렛 코드, 전사된 RNA 염기 3개는 코돈이 되는 것이죠.
이 코돈에 대응하는 아미노산이 합성되는데요. 아미노산 합성은 '무조건' 개시코돈인 AUG부터 시작합니다. 위 그림에서도 AUG에서 아미노산 합성이 시작되는 것을 확인할 수 있고, 이 때의 아미노산은 '메싸이오닌' 입니다.
또한 UGA 코돈에서 번역이 종결되는 것을 볼 수 있습니다. 이 때 생성되는 아미노산은 없다는 것도 확인할 수 있는데요. 종결코돈으로 UGA 말고도 UAA, UAG도 가능하다는 것을 꼭 암기하시기 바랍니다.
● 마무리
이번 포스트에서는 단백질 합성에 필요한 기본적인 내용들에 대해 설명드렸습니다. 전사, 번역, 트리플렛 코드, 코돈, 안티코돈이 무엇을 의미하는지 설명하실 수 있으면 이번 포스트 내용은 잘 이해하신 겁니다.
이 블로그에서는 텔로미어(Telomere)와 텔로머라제(Telomerase)에 대해 중점적으로 다루고 있습니다. 텔로미어는 염색체 양 끝에 위치한 DNA구조인데요. 세포가 분열할 때마다 염색체 양 끝단인 텔로미어 길이가 짧아집니다. 텔로미어가 더 이상 분열할 수 없을 정도로 짧아지면 분열을 멈춥니다. 세포의 노화가 시작되는 것이죠.
텔로머라제는 이를 방지해 세포 노화를 억제하는 역할을 합니다. 최근 논문들에서는 텔로머라제가 텔로미어 길이 연장 뿐 아니라 다양한 면역 반응에도 관여한다고 하는데요.
텔로머라제에 대한 자세한 내용은 '관련 논문 카테고리'에 올릴 예정이니, 한 번 보시길 바랍니다.
글 마지막 부분에 전체 영상 보실 수 있게 링크 걸어두었으니 더 관심있으시면 한번 보시는 것을 추천드립니다.
※동영상 출처
채널명: 계숙 샘
동영상제목: [통합과학]단백질 합성과 유전암호(트리플렛 코드,코돈)
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