Chapter 6. Nucleotides and Nucleic Acids 세포대사에서뉴클레오타이드 (nucleotide) 의기능은무엇인가? Objective 유전체학 (genomics) 과단백체학 (proteomics) 기본개념이해 재조합 DNA 기술 (recombinant DNA technology) 란? - 효소의보조인자, 대사중간산물구성성분, 유전정보함유등 Key words 대체절단연결 (alternate splicing) RNAi 의기능
분자생물학 (molecular biology) 유전자 유전자생성물 ( 폴리펩타이드또는여러종류의 RNA분자 염기서열정보 유전자생성물을조절하는 DNA 서열 - 유전정보 (genetic information) 를저장하고전달하는기능을한다 - genetic information is stored in the sequence of bases along a nucleic acid chain 유전자발현 (gene expression) 유전정보의흐름 : 중심원리 (central dogma) Replication transcription translation Nucleotide = Phosphate---Sugar(pentose)---N-base( 염기 ) 1) Nucleotide component uracil (U) (purine, pyrimidine) nucleoside (glycosidic bond) Nucleotide
2) Function of nucleotide ( 인산 + 당 + 염기 ) (monomeric units) biological 기능 에너지의저장공급 metabolic intermediates) 조효소역할
Point : 생리활성이있는 nucleoside adenosine( 심박동조절, 수면조절 ) 3) Nucleoside 이인산및삼인산 (Cyclic nucleotide) : regulatory function 1 Adenosine 3', 5'-cyclic monophosphate (camp) : serve as second messenger adenylate cyclase camp 조절기능 ppgpp ( 사인산구아노신 ) 단백질합성에사용되는 rrna, trna의합성을억제하여불필요한핵산의합성을방지 1) Phosphodiester linkage hydrophilic ( 친수성 )
2) DNA is an acid 3) Base sequence : 5' 3' 방향으로쓴다. - 약한염기성화힙물 (basic compound) - absorbed UV light (260nm) 인산 + 당 (deoxyribose) + 염기 (A,G,C,T) 이중나선구조 (double helix) 역평형구조 3 5 -phosphodiester 결합 DNA분해효소 - Chargaff's rule ( 샤가프의법칙 )
Watson & Crick 가 DNA secondary structure (DNA 2차구조 ) 분석 antiparallel hydrogen bond base-stacking interactions ( 소수성상호작용 ) [DNA 구조에대한 Watson-Crick 모형 ] [A형, B형, Z형 DNA의비교 ] 10.4 base pairs/turn, 2.4 nm/diameter, 3.4 nm/turn, 0.34 nm/base pairs, 18-19 H 2 O/nucleotide right handed helix relatively devoid of water 2.5 nm/turn, 0.23 nm/base pairs 11 base pairs/turn, 2.6 nm/diameter left handed helix 4.5 nm/turn, 0.38 nm/base pairs 12 base pairs/turn, 1.8 nm/diameter DNA packaging, 복제, 전사등생물학적반응
후그스틴짝짓기 (Hoogsteen pairing)
3) 유전체구조 유전체 (genome) 는생명활동에필요한유전정보를함유 유전체는하나의환상의구조 유전체는 2개또는그이상의선상구조
암호화기능 유전자는짜임새있고연속적 유전자조절 오페론 (operon) 으로구성되어조절 25,000-40,000만개유전자 - 인간게놈의약 45% 는반복서열 (repetitive sequence) 함유하고있다 암호화기능 조절이나구조적기능을하는 유전체중약 1.5% 가단백질을암호화 암호화연속성 비암호염기서열 (intron) 은유전자생성물을암호화하는 (exon) 서열 - 진핵세포의유전자는 exon과 intron이존재 대체절단연결 (alternate splicing) : [ 인간유전체 ] [ 유전자를암호화하는인간단백질 ]
인간유전체의 DNA서열분석 minisatellite, microsatellite : 유전병진단 5. RNA structure 1) Messenger RNA (mrna) : carry the information from genes to the ribosome (polycistronic) (monocistronic) mrna 합성후 modification RNA processing (5'cap (methylguanosine, 3'poly(A) tailing) Cistron : polypeptide를합성하는정보와라이보좀기능에필요한신호분자를가지고있는 DNA 서열이다. 2) Transfer RNA (trna) 총 RNA의 15% 3'end-CCA, anticodon, loop
3) Ribosomal RNA (rrna) : 4) Heterogeneous RNA and small nuclear RNA Heterogeneous RNA (hnrna) 단백질과결합, splicing 활성과관계 mirna, sirna RNA 분해과정에관여 RNAi의기능 :
6. Virus( 바이러스 ) 이동성유전물질 질병의원인 세포대사나재조합기술개발 핵산 capsid( 외피단백질 ) 박테리오파지 T4 (T4-bacteriophage) Life cycle ( 생활환 ) : Lytic cycle 과 lysogenic cycle 형질도입 (Transduction) 3) HIV (human influenza virus) 7. 핵산의종류 1) Chromosomal DNA 2) Plasmid DNA
1. Nucleic acid & gel electrophoresis : Agarose gel 농도 (0.7%) 2. 제한효소 (Restricrion endonuclease) - DNA의특정 sequence 부위를인지하여절단하는효소 3. DNA sequence Sanger method (dideoxy method)
4. Denaturation and renaturation of nucleic acid DNA melting Hypochromic effect ssdna dsdna 로전환될때흡광도가감소하는현상 Hyperchromic effect Tm value 5. 중합효소연쇄반응 (Polymerase chain reaction, PCR)
6. Hybridization ( 유사성검증 ) Southern hybridization Northern hybridization Western hybridization 5 Hybridization : (membrane + 탐침 ) 을일정한온도에서 annealing [ Southern Hybridization 과정 ] 2) Probe preparation ( 탐침조제 ) - short DNA, RNA 및 antibody 를 isotope 로 labelling 하는것
7. RNA processing (RNA 가공 ) 생물정보