Chapter 14 유전정보 (Genetic Information) A + G = C + T 일정 ( 샤가프룰 ] - Watson & Crick(1953년 ) : double helix model of DNA( 이중나선구조 ) 제시 1. 유전정보의전달경로 DNA 상의정보를 RNA로옮겨주는과정 ex) retrovirus
2. DNA Replication ( 유전자복제 ) Replication proceeds simultaneously in two opposite direction (5' 3') DNA replicase system = replisome : 대장균복제에필요한단백질및효소복합체 DNA is synthesized as fragment (Okazaki), which then become joined 1) Process of Replication( 복제과정 ) ori 유전자 : 복제개시를조절 (245bp) 1 원핵세포의복제 (Prokaryotic replication) Initiation ( 복제개시 ) helicase가작용 (DNA uncoiling) replication fork ( 복제분기점 ) 조절이가능한단계 개시의시기는 DNA 메틸화와세균원형질막의상호작용 어버이가닥은메틸화됨 Elongation ( 연장 ) DNA polymerase III 리플리좀 (replisome)
Termination ( 종결 ) 복제기점이종결부위 Ter sequence Replication fork( 복제분기점 ) Primosome : DNA helicase (DnaB) 와 primase (DnaG) 는프라이모좀복합체 로하나의기능적인단위를구성 DNA polymerase I (Kornberg enzyme, MW 103,000) Klenow fragment DNA 합성기능 (polymerase function(5' 3')] : DNA 복제시 5' 3' 방향으로연장 Exonuclease function (3' 5') = DNA repair function, DNA 복제시오류를극소화하기위해잘못연결된 nucleotide 를잘라서수선
3 -OH, 5'-p group 이필요하고 ATP 와 DNA 가필요 Okazaki fragment 의합성 mrna 시발물질
초나선 DNA 의이완을촉매 Type II (DNA gyrase) : ATP 요구 negatively supercoiling ( 음성초나 선구조 ) 3) Primer synthesis and hydrolysis ( 시발물질합성과가수분해 ) : RNA polymerase 는 DNA polymerase 와달리 primer 없이 short chain RNA 합성 Primer : short chain RNA (10-60 nucleotides) 합성효소 : primase (RNA polymerase) rimer DNA polymerase III 4) Replication fork ( 복제분기점 ) 5) DNA modification 6) 진핵세포의복제는훨씬복잡하다. 1 개의염색체상에여러개의복제개시점이존재 복제기점 다중소단위단백질 MCM 복합체 ( 미니염색체유지단백질 ) α δ ε Telomere ( 종말점 ) 뉴클레오타이드서열
3. 유전자의복구 (DNA Repair) 1) Mismatch repair (E. coli) : Dam methylase 2) Nucleotide excision repair : ABC excinuclease Mismatch repair Nucleotide Excision repair 3) Base excision repair ( 염기절제복구 ) : DNA glycosylase 염기부재자리 (abasic site, AP site) 4) Direct repair ( 직접수선 ) : DNA photolyase DNA photolyase 4. DNA recombination ( 유전자재조합 ) 유전자재조합현상은 3 가지로분류
[ 감수분열동안의재조합 ] 감수분열 (meiosis) Holliday intermediates ( 홀리데이중간체 ) 2) Site specific recombination ( 자리특이재조합 ) 3) DNA transposition ( 유전자전위 ) Transposable element (transposon) : 전위가능요소 4) 면역글로불린유전자는재조합에의해서조절된다.
5. RNA biosynthesis ( 전사, Transcription) 단백질합성의주형 2) RNA synthesis - Direct of synthesis 5' 3' direct RNA polymerase (holoenzyme, 완전효소 ) - α 2 ββ' : core polymerase (β : DNA binding, β' : active site + α : enhancer site binding) σ subunit (initiation factor) : promoter recognition does not require a primer - Template strand (minus strand) : antisense strand - Nontemplate strand (plus strand) : coding strand, sense strand
3) RNA synthesis is initiated at promoter -35-10 +1 5' - TTGACA TATAAT start site - 3-10 region and -35 region : conserved sequence CRP (camp 수용체단백질 ) 전사활성화단백질 4) Mechanism of RNA biosynthesis Operon (transcription unit) : promoter 부위에서전사가종결되는 termination까지 RNA chain start with pppg or pppa Rifampicin β σ Actinomycin D ρ(rho) protein : termination factor RNA 전사물의 hairpin 구조형성 5) 진핵세포 RNA polymerase rrna유전자를전사 hn RNA전사 mrna trna 및 5S rrna 유전자를전사
6) RNA processing( 진핵세포 ) mrna 의 5 -CAP, 3 -poly(a) tailing, splicing ( 잘라잇기 ) 5 -CAP Poly(A) tail 3 RNA splicing
[Splicing mechanism] RNA가인트론의잘라잇기에촉매작용을한다 Fig. Overview of the processing of a eukaryotic mrna Alternative processing differential RNA processing ( 다양한 RNA의가공에의해한유전자로부터많은산물이생성된다 ) ex) 면역그로불린 heavy chain에서가변영역의다양성을가능하게한다 RNA 효소는 RNA 대사중일부과정의촉매제이다 * RNA 새로운역할 : 효소로서작용하는 RNA * 리보자임 (ribozyme) : 효소로작용하는 RNA 분자다. 조절기능을하는 RNA분자 ex) ribonuclease p ( 리보핵산분해효소 P) ex) 스스로스플라이싱하는인트론은촉매작용을하는또하나의예 세포내 mrna는서로다른속도로분해된다.
RNA로부터 DNA 합성하는효소 이러한방법으로합성된 DNA를 cdna 세포내유전자클로닝에사용 Telomerase는특별한 reverse transcriptase이다 Telomerase telomerase는 RNA성분과단백질성분 [Transcription and Translation of prokaryote and eukaryote]