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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.
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진핵세포 • 세포 모양을 유지시켜 주며 물질을 수송하는 세포 내부의 세포 골격을 갖는다. • 세포질과는 막으로 그 내부가 서로 구분되어 있는 세포질 내의 막성구획물, 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 때문에말단 부분과 중간부분이 존재한다. • 중간부분에는 동원체가 있으며 염색체의 말단 구조를 텔로미어(telomere)라고 한다.
텔로미어 • DNA 분자가 선형이면 복제시RNA프라이머가 제거되고 나면 프라이머가 있었던 만큼의 틈이 생긴다는 문제가 생긴다. • 진핵세포의 염색체 말단에 있는 텔로미어는6개의 염기쌍이 반복되는 구조로 구성된다. • 텔로머라제(telomerase)라는 효소가 염기쌍을 추가해줌으로써 손실을 상쇄한다.
텔로머라아제 • 텔로머라아제는3’말단의 6bp 반복서열을 인식한다. • 텔로머라아제는 새로운 6bp 반복서열을 만든다. • 세포는 세포분열의 횟수가 정해져있다. DNA복제시 염색체의 말단이 짧아지기 때문에 세포의 수명과도 연결된다. 일반적인 세포는 텔로머라아제가 없지만줄기세포나 생식세포, 암세포에서 볼수있다.
Dna는 어떻게 포장되는가? • 진핵세포DNA의 대부분은 비암호화 서열이기 때문에 세균보다 유전자가 10~20배 많다. 크기에 있어서 500배나 많은 DNA를 포함하고 있다. • 히스톤 단백질은 H1,H2A,H2B,H3, H4의 다섯종류가 있다. • 8개의 히스톤 이 뭉쳐 DNA를 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.
진핵세포의 유전자 • 진핵세포의 유전체는 유전자 이외에 많은 수의 비암호화DNA 염기서열을 가진다. • 동원체와텔로미어 주위에 단순서열 DNA를 포함하는 반복 DNA (중도 반복서열, 고도반복서열) • 진핵 유전체에서 가장 흔하게 발견되는 전위인자와 그 연관된 서열들이다. 진핵세포에는트랜스포존과레트로트랜스포존이라는두가지 전위인자가 있다. • 보통 진핵세포의 유전자는 하나만 존재하지만 종종 유사한 서열의 유전자가 여러 개 존재할수 있고 이들을 다유전자군이라고 한다. (rRNA유전자, 글로빈 유전자)
진핵세포의 유전자구조 • 진핵세포의 염색체 전체에 걸쳐 유전자 사이에 있는 쓸모없는DNA뿐만 아니라 실제 유전자 자신도 비암호 DNA로 끊어져 있다. • 비암호화 서열을 인트론(introne)이라하고 암호화 정보를 가진 DNA영역을 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 4개의 영역으로 구분할수 있다.
RNA processing • 전사과정이 끝났다고 하더라도 RNA가 핵밖으로 나오기 위해서는 가공과정을 거친다. • Processing과 Splicing의 두가지 가공과정으로 나눠볼수 있다. • RNA분자는 5’끝에 CAP을 3’끝에 Poly A 꼬리를 단다. • RNA분자 5’끝에 구아노신1인산이 첨가되어 CAP을 달고 3’말단 AAUAAU- 염기서열을 인식하여 핵산내부 가수분해효소에 의해 잘려진후아데닌 꼬리를 붙인다.
RNA splicing • 인트론을 제거하는 과정이다. • Splicing 복합체를 형성하여 일어나게 되는데 snRNA와 snRNP가 결합하여 복합체를 형성하고 인트론을 제거하게 된다. • Splicing의 첫번째 단계는 Splicing복합체가 인트론의 양 끝을 인식하고 결합한다. • 왜 인트론 제거과정에서 snRNA와 snRNP가 필요할까? 인트론을 제거하는 과정은 단일염기조차 오류도 허용되지 않도록 정교해야 하기 때문에 복잡하게 진행이 된다.
대체 SPLICING • 하나의 유전자에서 하나 이상의 단백질을 만들도록 하는 mRNA가공과정의 변형을 대체 splicing이라고 한다. • 특정 스플라이스 교차점이 완벽하게 만들어져야 하지만 진핵세포는 때로는 유전자안에 다른 splice 자리를 이용하도록 선택할수 있다.
RNA 편집 • 유전자 전사물 내에 암호화된 정보를 바꾸는 전사후 과정을 RNA 편집(editing)이라고 한다. • 편집은 두가지 형태로 진행이 된다. 시토신탈아미노화 효소에 의한 편집과정, 우리딘일인산 잔기의 삽입과 제거
진핵세포의 단백질 합성 • 고등생물의 리보솜은 40S(작은) 60S(큰) 소단위가 결합하여 80S를 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’CAP을 인식하게 된다. • 개시 tRNA가 시작코돈을 찾으면 60s 리보솜이 결합을 하여 단백질 합성이 진행된다.
