HORSEPIA 말산업정보포털

1958년 프랜시스 크릭이 제안한 개념으로 1970년 네이처지에 개정발표
생명체의 유전정보는 DNA에서 중간단계인 RNA를 거쳐 단백질로 전달되며 단백질에 저장된 유전정보는 다시 DNA로 변환되지 않는다는 생물학의 원칙
유전정보는 DNA에 의해 암호화되어 저장되며, DNA복제(replication)에 의해 다음세대에 전달되며, 또한 전사(transcription)의 과정을 통해 DNA에 있던 유전정보는 RNA로 옮겨가고 다시 번역(translation)의 과정을 거치면서 만들어진 단백질(protein)에 의해 유전정보가 실체화되어 몸속에서 기능을 하게 되며, 이처럼 유전정보는 DNA에서 RNA, 단백질로 전환되면서 생명활동을 유지시키는데 필수적인 유전정보의 흐름을 형성하는데 이러한 흐름의 기본적인 원리를 분자생물학의 중심원리라고 함

• 유전자(유전정보를 저장하고 있는 물질)
• 인산(phosphoric acid)과 디옥시리보오스(deoxyribose)가 교대로 일렬로 늘어선 골격과 디옥시리보오스에 달려 있는 염기로 구성
• 염기는 구아닌(G), 시토신(C), 아데닌(A), 티민(T) 4종, 구아닌은 시토신과 아데닌은 티민과 결합
• DNA는 아데닌-티민, 시토신-구아닌 간의 강하고 선택적인 결합으로 인해 이중나선을 이루는 고유한 특징을 가짐
• 2중 나선구조는 뉴클레오티드의 기다란 사슬 두 가닥이 새끼줄처럼 꼬여 있음. 이 구조는 마치 사다리를 비틀어서 꼬아놓은 것과 같음
  ※ 뉴클레오티드 : 당, 인산, 염기가 1 : 1 : 1의 비율로 결합되어 있는 화합물로, 핵산의 기본 단위, DNA의 경우 염기에 따라 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민 뉴클레오티드 4종이 있음

뉴클레오티드의 긴 사슬로 연결된 분자 형태이며 각각의 뉴클레오티드는 질소 염기, 펜토스, 인산 한 분자씩으로 결합
DNA의 염기인 타이민(T) 대신 우라실(U)을 가지며, 거의 모든 생물의 유전자는 DNA이지만, 식물에 기생하는 바이러스와 약간의 동물성 바이러스, 그리고 세균성 바이러스는 RNA가 유전자 구실을 함. 세포 내에서는 주로 리보솜에 들어 있고 일부는 핵 속에, 그리고 인에도 들어 있음

핵 안에 있는 DNA의 유전정보를 세포질 안의 리보솜에 전달하는 RNA, mRNA는 2개의 DNA사슬 가운데 한쪽 사슬의 염기배열을 주형(틀)으로, 리보뉴클레오시드삼인산을 기질(基質)로 하여 RNA중합효소(RNA 폴리머라아제)의 작용으로 합성됨
즉, RNA중합효소는 DNA의 2중나선구조를 국소적으로 풀고, 풀린 DNA사슬의 한쪽을 주형으로 삼아 상보적인 RNA분자를 5′말단에서 3′말단 방향으로 합성. 이때 DNA상의 A, T, G, C 등 각 염기는 RNA상에서는 각각 U, A, C, G로 전사, 이렇게 핵 내에서 합성된 mRNA는 단백질 분자의 아미노산 배열을 지령하기 위해 핵에서 빠져나와 리보솜에 결합하고, 단백질 합성과정에서 아미노산 배열을 지령. 이렇게 DNA상의 유전정보를 전령하는 기능을 갖기 때문에 ‘전령RNA’라 부름

DNA를 전사하는 mRNA의 3염기 조합, 즉 mRNA의 유전암호의 단위를 말하는데, 이것에 의하여 세포 내에서 합성되는 아미노산의 종류가 결정됨
번역은 개시코돈으로부터 시작된다. 개시코돈은 단하나만 존재하며 염기서열은 AUG임 번역의 시작을 알리는 신호가 되는 동시에 아미노산 중 메티오닌을 지정하는 역할을 함. 따라서 모든 아미노산 사슬은 메티오닌으로부터 시작된다.
종결코돈은 UGA, UAG, UAA 세 가지가 있음. 이들은 아미노산을 지정하지 않으며 리보솜으로부터 새로 만들어진 아미노산 사슬을 떨어져 나가게 하여 번역을 종결시키는 역할을 한다.

tRNA분자의 중간지점에 mRNA의 특정 코돈을 인식하여 상보적인 염기 결합을 형성하는 세 개의 염기로 된 집단

한 분자 안에 아미노기와 카르복실기를 가지는 유기화합물로 모든 생명현상을 관장하고 있는 단백질의 기본 구성단위
생체에는 20종류의 아미노산이 있으며, 이 아미노산이 결합하여 단백질을 형성함

모든 생물의 몸을 구성하는 고분자 유기물로 아미노산(amino acid)의 연결체. 생물체의 몸의 구성성분으로서, 또 세포 내의 각종 화학반응의 촉매 물질로서 중요하며, 자연계에는 10만 종류의 단백질이 존재한다.
아미노산의 배열되면 자동적으로 입체구조가 결정이 입체구조에 따라 단백질의 작용이 정해지며, 단백질 속에는 30~50%의 당쇄(당사슬)라는 부속품이 존재하며 경우에 따라 알레르기를 유발하기도 한다.

RNA와 단백질로 이루어진 복합체로서 세포질 속에서 단백질을 합성하는 역할을 하고, 세포질에 분포하며, 조면소포체의 표면에 부착되어 있으며 단백질 합성이 이루어지는 곳이다.
1개의 세포당 1,000∼100만 개가 들어 있고, 리보솜은 크고 작은 두 개의 소단위체(subunit)로 구성되고. RNA와 결합하기 위하여 4개의 결합부위(site)를 가진다.

• DNA로부터 유전정보를 전사한 mRNA가 세포질로 나옴
• 세포질에 있는 아미노산은 각기 자기에 맞는 tRNA와 결합
• 메티오닌(AUG : 개시코돈)과 결합한 tRNA가 리보솜에서 mRNA의 코돈과 상보적 결합
• 2번째 tRNA가 2번째 코돈에 상보적 결합
• 첫 번째 아미노산과 tRNA의 결합이 끊어지고 첫째와 둘째 아미노산이 펩티드결합
• 먼저 온 tRNA는 리보솜을 떠나고 리보솜이 mRNA의 다음 코돈 자리로 이동
• 3번째 코돈에 tRNA가 상보적 결합
• 정지코돈(UGA, UAG, UAA)을 만날 때까지 계속, 폴리펩티드 사슬로 신장 후 단백질 합성이 완료됨

[ 단백질 합성과정의 모식도 ]

• DNA 염기서열에서 하나의 염기서열(A,T,G,C)의 차이를 보이는 유전적 변화 또는 변이, “스닙”이라고 읽음
• 개체가 개성을 갖게 되는 요인
• 개성 : 외관적요소, 체질적요소, 내면적요소(적성 등)
  예) 알코올에 대한 감수성 : 아세트알데히드 분해효소 생성능력 여부. 관련유전자의 1,500여개의 염기 중의 14번째 염기가 구아닌인가 아데닌인가에 따라 결정됨)

유리 또는 반도체 등의 기반 위에 세포 내의 기능이 밝혀진 수백 개에서 수십만 개의 DNA를 작은 공간에 단일 나선의 형태로 고밀도로 고정시켜 놓은 DNA 검출용 소자, DNA는 아데닌-티민, 시토신-구아닌 간의 강하고 선택적인 결합으로 인해 이중나선을 이루는 고유한 특징을 가지고 있는데, DNA칩은 바로 그 상보적인 서열을 인지하고 선택적으로 결합하는 DNA의 성질을 활용한 것이다.
즉, 칩 위에는 한 가닥의 DNA분자(이미 정보를 알고 있는 DNA로 ‘프로브’라고 부름)가 미리 붙어 있고, 검색하고자 하는 메신저 RNA 그 자체, 혹은 메신저 RNA로부터 DNA를 역전사(reverse transcription)하여 칩 위에 뿌려 주면, 상보적인 서열을 가진 것들만 프로브에 가서 달라붙는다.
프로브는 붙어 있는 자리에 따라 어떤 서열을 가지고 있고, 어떤 단백질로 발현되는지 알고 있으므로 어느 프로브에 어느 정도 결합하는지를 측정하면 유전자의 발현 유무나 정도 등을 분석하며, 프로브와 시료 DNA 간의 결합을 정량적으로 검출하기 위해서 시료 DNA를 형광으로 표시해서 처리하고 칩 위에 펼쳐진 형광 강도를 스캐너로 판독, 조각 하나하나를 스팟(spot)이라 부른다.