고등생물의 유전적 구성

진핵세포

세포 모양을 유지시켜 주며 물질을 수송하는 세포 내부의 세포 골격을 갖는다 .

세포질과는 막으로 그 내부가 서로 구분되어 있는 세포질 내의 막성 구획물 , 즉 세포소기관을 갖는다 .

세포소기관을 둘러싸고 있는 막은 세포소기관의 분자 물질을 세포 내의 다른 분자와 격리시켜 불필요한 반응이 일어나지 못하도록 한다 .

세포질로부터 중요한 원자재를 세포소기관으로 들어오게 하거나 세포소기관 내의 생성물을 세포질로 내보내는 수송조절자의 기능을 수행한다 .

진핵세포의 염색체 구조

진핵세포의 염색체는 선형이다 .

선형의 염색체이기 때문에 말단 부분과 중간부분이 존재한다 .

중간부분에는 동원체가 있으며 염색체의 말단 구조를 텔로미어 (telomere) 라고 한다 .

텔로미어

DNA 분자가 선형이면 복제시 RNA프라이머가 제거되고 나면 프라이머가 있었던 만큼의 틈이 생긴다는 문제가 생긴다 .

진핵세포의 염색체 말단에 있는 텔로미어는 6 개의 염기쌍이 반복되는 구조로 구성된다 .

텔로머라제 (telomerase) 라는 효소가 염기쌍을 추가해줌으로써 손실을 상쇄한다 .

텔로머라아제

텔로머라아제는 3’ 말단의 6bp 반복서열을 인식한다 .

텔로머라아제는 새로운 6bp 반복서열을 만든다 .

세포는 세포분열의 횟수가 정해져있다 .

DNA 복제시 염색체의 말단이 짧아지기 때문에 세포의 수명과도 연결된다 .

일반적인 세포는 텔로머라아제가 없지만 줄기세포나 생식세포 , 암세포에서 볼수있다 .

DNA 는 어떻게 포장되는가 ?

진핵세포 DNA 의 대부분은 비암호화 서열이기 때문에 세균보다 유전자가 10~20 배 많다 . 크기에 있어서 500배나 많은 DNA 를 포함하고 있다 .

히스톤 단백질은 H1,H2A,H2B,H3, H4의 다섯종류가 있다 .

8 개의 히스톤 이 뭉쳐 DNA 를 감아 핵심입자 (core particle) 을 형성하고 아홉번째 히스톤이 핵심입자 다음에 연결되어 뉴클레오좀을 형성한다 .

뉴클레오좀 사슬은 나선으로 감겨 거대한 솔레노이드 (solenoid) 구조를 형성하고 계속적인 접힘과정을 거쳐 염색체를 형성하게 된다 .

DNA 는 어떻게 포장되는가 ?

진핵세포의 유전자 진핵세포의 유전체는 유전자 이외에 많은

수의 비암호화 DNA 염기서열을 가진다 .

동원체와 텔로미어 주위에 단순서열 DNA를 포함하는 반복 DNA ( 중도 반복서열 , 고도반복서열 )

진핵 유전체에서 가장 흔하게 발견되는 전위인자와 그 연관된 서열들이다 . 진핵세포에는 트랜스포존과 레트로트랜스포존이라는 두가지 전위인자가 있다 .

보통 진핵세포의 유전자는 하나만 존재하지만 종종 유사한 서열의 유전자가 여러 개 존재할수 있고 이들을 다유전자군이라고 한다 .

(rRNA 유전자 , 글로빈 유전자 )

진핵세포의 유전자구조 진핵세포의 염색체 전체에 걸쳐 유전자

사이에 있는 쓸모없는 DNA 뿐만 아니라 실제 유전자 자신도 비암호 DNA 로 끊어져 있다 .

비암호화 서열을 인트론 (introne)이라하고

암호화 정보를 가진 DNA 영역을 엑손(exon) 이라고 한다 .

고등한 진핵세포의 대부분의 유전자에 인트론이 있고 엑손보다 길이가 길다 .

진핵세포의 전사 진핵세포의 프로모터 영역은 크게 세가지

영역으로 나누어 볼수 있다 . 개시상자 , TATA 상자 , 상류요소로 나누어 볼수 있다 .

개시상자는 전사시작부위에서 발견되는 서열이며 일반전사인자 에 의해 인식되는 TATA 상자 , 상류요소로 구분할수 있다 .

일반전사인자 에 의해 세가지 영역이 인식이 되면 RNA 중합효소Ⅱ가 결합하여 전사개시 복합체를 형성하게 된다 .

진핵세포의 전사 인핸서는 구조유전자의 중간에 또는 멀리

떨어져 있어 특별한 전사인자가 결합했을때 전사의 속도를 증폭시키는 역할을 한다 .

전사인자 전사를 조절하여 유전자 발현을 조절하는 특별한 단백질이다 .

DNA 특별한 서열에 결합하는 영역 , RNA 중합효소 복합체에 결합하는 영역 , 유전자가 들어있는 핵으로 들어가는 영역 , 유전자가 발현되도록 신호하는 어떤 종류의 자극에 반응하는 영역의 4 개의 영역으로 구분할수 있다 .

RNA PROCESSING 전사과정이 끝났다고 하더라도 RNA 가

핵밖으로 나오기 위해서는 가공과정을 거친다 .

Processing 과 Splicing 의 두가지 가공과정으로 나눠볼수 있다 .

RNA 분자는 5’ 끝에 CAP 을 3’ 끝에 Poly A 꼬리를 단다 .

RNA 분자 5’ 끝에 구아노신 1 인산이 첨가되어 CAP 을 달고 3’ 말단 AAUAAU- 염기서열을 인식하여 핵산내부 가수분해효소에 의해 잘려진후 아데닌 꼬리를 붙인다 .

RNA PROCESSING

RNA SPLICING 인트론을 제거하는 과정이다 . Splicing 복합체를 형성하여 일어나게

되는데 snRNA 와 snRNP 가 결합하여 복합체를 형성하고 인트론을 제거하게 된다 .

Splicing 의 첫번째 단계는 Splicing복합체가 인트론의 양 끝을 인식하고 결합한다 .

왜 인트론 제거과정에서 snRNA 와 snRNP 가 필요할까 ?

인트론을 제거하는 과정은 단일염기조차 오류도 허용되지 않도록 정교해야 하기 때문에 복잡하게 진행이 된다 .

RNA SPLICING

대체 SPLICING 하나의 유전자에서 하나 이상의 단백질을

만들도록 하는 mRNA 가공과정의 변형을 대체 splicing 이라고 한다 .

특정 스플라이스 교차점이 완벽하게 만들어져야 하지만 진핵세포는 때로는 유전자안에 다른 splice 자리를 이용하도록 선택할수 있다 .

대체 SPLICING

RNA 편집 유전자 전사물 내에 암호화된 정보를

바꾸는 전사후 과정을 RNA 편집(editing) 이라고 한다 .

편집은 두가지 형태로 진행이 된다 .

시토신 탈아미노화 효소에 의한 편집과정 ,

우리딘 일인산 잔기의 삽입과 제거

진핵세포의 단백질 합성 고등생물의 리보솜은 40S( 작은 )

60S( 큰 ) 소단위가 결합하여 80S 를 형성한다 .

진핵세포는 단백질 합성 장소인 리보솜이 세포질에 존재한다 .

많은 개시인자가 리보솜이 작동되기 위해서 필요하다 . tRNA, 40S, mRNA, cap 결합단백질 , 60S 소단위가 결합을 한다 .

40S 리보솜 소단위와 개시 tRNA 가 결합하면서 단백질합성이 시작된다 .

원핵세포의 경우 리보솜결합부위 (샤인달가노 서열 ) 에 리보솜 소단위가 결합을 하지만 진핵세포는 리보솜 결합부위가 없어 5’CAP 을 인식하게 된다 .

개시 tRNA 가 시작코돈을 찾으면 60s 리보솜이 결합을 하여 단백질 합성이 진행된다 .

진핵세포의 단백질 합성

고등생물의 유전적 구성

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