1. DNA 복제
* DNA = 유전물질
- 형질전환 실험 : R형 폐렴균, S형 폐렴균 → 껍데기가 있어서 S형이 독성이 더 강하다.
cf) 형질전환 : 스스로 주입 ;; 형질도입 : 파지가 다른 개체에 DNA 주입
* A=T (퓨린; 고리2개) ⦁⦁⦁ G ≡ C ( 피리미딘; 고리 1개)
* DNA 결합
- 인산이에스터 결합
- 수소결합
* DNA 변성
- 흡광도(OD)측정 : 작은 물질의 정량을위해서
- 원리 : 정량 물질이 잘 흡수하는 파장을 쪼여줘서 흡광도 측정
-- 260nm : DNA
-- 280nm : 단백질
-- 560nm : 헤모글로빈
- OD260 은 양이 같아도 상태에 따라 흡광도가 다르다. → NT > ss > ds 순으로 흡광도 다르다.
- Tm : GC비율 높을수록 안정성 높다
* DNA 구분
- A형 / B형 / Z형
* 실제 DNA 복제방식 : 반보존적 / 반불연속적 / 양방향성
- DNA 복제방식을 찾기위한 가설 3가지 모델 : 보존적 / 반보존적 / 분산적
-- 보존적 : 15-15 → 15-15 / 14-14 (2종)
-- 반보존적 15-15 → 15-14 / 15-14 (1종) → 15-14 / 14-14 (2종)
-- 분산적 15-15 → 14.5-14.5 / 14.5-14.5 (1종) → 14.5-14.5 / 14.5-14.5 (1종)
* DNA 중합효소 : 인산디에스터 결합
- 원핵 DNA pol 1 : 원핵의 DNA 복제시 프라이머 제거 후 다시 DNA 채워넣음.
- 원핵 DNA pol 3 : 원핵의 DNA 복제시 활주 클램프가 있어서 중합을 가장 잘함.
- 원핵의 중합속도 > 진핵의 중합속도
* 복제원점 : 원핵(1곳), 진핵(여러곳)
* 복제 시작점 : 이중가닥 분리지점 → 고유의 염기서열(매우 길다)
* 복제개시 복합체 : 복재를 시작하기 위해 복제원점에 달라 붙는 것. (진핵/원핵 공통 개요)
- 진핵은 잘 안밝혀져 거의 90%이상이 원핵의 DNA복제에 해당되는 얘기임.
- 헬리카제,
- SSBP
- 이성질화효소 : DNA꼬임제거, 절단후 재연결
→ 1형 : 단일가닥 절단 후 재연결(ATP소모), → 2형 이중가닥 절단 후 재연결(ATP소모)
- 프리마제 : 프라이머 합성
* 복재개시 복합체 (원핵) : Dna A/B/G
- Dna A : 최초 복제원점 개방
- Dna B : 헬리카제 기능 → 단일가닥에 결합, 지연가닥(일반생물학수준) or 선도가닥(MD기출)에 결합
- Dna G : 프리마제 → 헬리카제에 결합(DNA에 직접 결합하는 건 아님)
* 신장 by DNA pol : 길어지는 쪽이 3’
- 반불연속적 복제 : 선도가닥(선도가닥의 주형/합성 2가닥) + 지연가닥(지연가닥의 주형/합성 2가닥)
-- 속도는 선도가닥 = 지연가닥 동일한 속도임.
- 실험 : 오카자기 실험.
-- 가닥 종류 : 긴가닥 + 짧은 가닥 = 2 종류 (대 중 소 3종류) (양방향으로 보면 중간가닥은 긴가닥에 연결되어 긴가닥이 된다..)
* 지연가닥의 신장 : 프라이머 제거 후 DNA합성
- 원핵 : DNA pol 1 이 프라이머 제거후 DNA 중합하고, DNA 리가제가 연결해줌.
- 진핵 : RNase → DNA pol → DNA 리가제 (진핵은 밝혀지지 않아 시험에 안나옴)
* 1곳 복제원점 = 2개 복제분기점 (왼쪽 오른쪽 양방향에 대해)
* DNA 복제 종결 (진핵은 그냥 종결되고 원핵은 원형이라 종결서열과 종결단백질이 있음) → 출제 가능성 희박
- 원핵 : 원형이라 계속 될 수 있어서 복제 종결서열(ter)에 복제종결단백질(Tus)에 결합하여 Stop
-- Topoisomerase 필요함. : 서로 이중의 원형 가닥을 분리
* 복재개시 복합체 (원핵) : Dna A/B/G
* 실험 : 오카자기 실험
* DNA 교정(by DNA 중합효소) / 수선(다양한 기작)
- 교정 : DNA pol ; 3→5 exonuclease , 5→3 pol (진핵/원핵 공통?)
* 진핵 말단 복제
- 해결 : 비암호화부위(텔로미어) ; 5’-TTAGGG-3’ 서열
: 텔로머라제 = 5’-CCCUAA-3’ 서열의 RNA(주형) + 단백질
* DNA 복제 복합체 : 꼬인 가닥이 지연가닥임.
* 회전환 복제 (vs 세타복제와 비교할 것) : 접합시 하는 방법
- 1개의 복제분기점.
- 플려나가는 쪽이 5’
- F인자 내부에서 잘려서 단일가닥으로 풀림.
2. 유전자 발현
* 전사 개시[i] : 프로모터에 전사개시 복합체 형성
- 프로모터 : 전사시작점, 고유의 염기서열, 유전자 마다 존재
* 전사개시 복합체 → RNA pol + DNA유전자프로모터 è 결합 촉진
- 헬리카제, SSBP, 프리마제
- 원핵 : 시그마인자 (RNA Pol과 결합) → 신장 중 조기분리 ; 따라서, 1개의 시그마인자 + 많은 RNA Pol
- 진핵 : 전사인자 (DNA프로모터 주변(조절요소)에 결합) ; 조절요소 = 전사인자가 결합하는 DNA위치
* 용어 : +x =하류, -x = 상류, +1 = 전사개시지점
* [원핵, 진핵] 프로모터 = RNA pol 결합 부위
* [진핵] 조졀요소 = 전사인자 결합부위
* 원핵 DNA 유전자 프로모터
- [-35 box] = TTGACA 서열
- [-10 box] = TATAAT 서열
* 진핵 DNA유전자 프로모터[ii] : 전사인자(조절요소에 결합) → RNA pol(프로모터에 결합)
- RNA pol I @ I 급 프로모터 -- by 전사인자 @ 핵심조절요소 ⊂ DNA 유전자 상류
- RNA pol II @ II 급 프로모터[iii] -- by 전사인자 @ 핵심조절요소 + 공통조절요소
-- TFIIH (⊂ II급 전사인자) @ 핵심조절요소(=”개시자” or “INR”) ⊃ +1
→ TFIIH : RNA pol II의 C말단(CTD)를 인산화하여 RNA중합시작하게 함. & DNA 헬리카제
-- TBP (⊂ II급 전사인자) @ 공통조절요소 = [-25 box] = TATAAA = TATA BOX
- RNA pol III @ III 급 프로모터 -- by 전사인자 @ 핵심조절요소 ⊂ DNA 유전자 하류
* 전사 종결 : 유전자 범위만 전사하므로 종결이 중요함.
- [원핵 / 진핵] 단백질 ( @ RNA )로 전사된 전사종결서열 → 전사종결 유도
-- 원핵 : 단백질이 RNA pol 차버려 모두 분리
-- 진핵 : 단백질이 RNA가닥을 RNA pol과 절단 분리, RNA pol은 DNA에 그대로 있음.
* 원핵의 전사 종결기작
- ρ (로) 의존적 : 전사된 전사종결서열 RNA 위에 ρ (로) 인자 결합
- ρ (로) 비의존적 : RNA의 머리핀 구조 형성( by 역반복 서열 = 두가닥의 서열이 동일)되어 RNA가 RNA pol에서 빠지게 되어 종결.
* 진핵의 전사 종결(RNA pol II @ II급 프로모터의 전사종결만 밝혀짐)
- 아데닐산중합신호서열(TTTATT)을 전사하여 만든 AAUAAA 서열에
CPSF & CstF(CTD꼬리에 달고 달고 다니는 단백질) 두 단백질이 RNA에 올라타서
→ CPSF & CstF ( @ AAUAAA ) 가 RNA 절단효소 & Poly A pol (PAP) 를 활성화시켜
→ mRNA 절단 및 3’꼬리에 poly A 합성함.* 진핵의 mRNA 가공 @ 핵 → 핵 밖으로 수송 & 번역개시에 필요
- 5’ capping : 1개 메틸화 G의 GTP 거꾸로 붙여서 인산기 3개 남음 → 5’-PPP-5’
- 3’ tailing : 많은 ATP 추가 by (PAP ; poly A pol → AAUAAA를 인식하여 ATP 추가함)
- splicing[i] : mRNA에서 인트론 제거 → 엑손만 남김.[ii]
-- splicing 복합체[iii] = snRNP (= 단백질 + snRNA) 구성 → snRNA이 촉매기능 = 리보자임
snRNP → GU – A – AG 서열 인식
-- 리보자임 = RNA가 촉매
--- snRNP = snRNA + 단백질
--- 리보솜 = rRNA + 단백질
* 진핵 번역[iv]
cf) 원핵 rRNA, mRNA, tRNA 등 모든 RNA는 한종류의 RNA pol 이 전사함.
진핵 rRNA, mRNA, tRNA 는 RNA pol 1,2,3 이 각각 전사함.
- mRNA 전체가 번역이 되는게 아니라 번역이 되는 영역이 따로 있음. → 비번역부위 = UTR
* tRNA[v] : 3’ – ACC – 5’ (tRNA의 공통서열)
- 안티코돈 ( tRNA ) <~~ (수소결합) ~~> 코돈 (mRNA)
* tRNA 가공
- 5’ 말단 절단 by RNase P (endonuclease ; 리보자임 ; 단백질 + RNA)
- 3’ 말단 절단 by RNase D (exonuclease) 후 CCA 추가
- 안티코돈 노출
* aa COOH + (축합/공유결합) + tRNA 3’-OH = 아미노아실 tRNA by 아미노아실 tRNA 합성효소 (ATP 에너지 이용)
* rRNA + 리보솜
원핵 50 + 30 = 70
진핵 60 + 40 = 80
* rRNA 가공 @ 핵 (진핵) = 절단
진핵 (핵) : 45s rRNA (by RNA pol1) → (5s by RNA pol3 ) + 5.8s + 28s / 18s
원핵 (세포질) : 30s → 5s + 23s / 16s (샤인-달가노 서열 포함)
* RNA 가공
- mRNA (원핵 / 진핵만 가공)
- rRNA (원핵 / 진핵 절단으로 가공)
- tRNA (원핵 / 진핵 비슷함)
* 번역과정 : 리보솜 GTP 사용
- (원핵 / 진핵) 개시코돈 : AUG (안티코돈@tRNA = CAU
-- 개시 tRNA : 원핵 fMet, 진핵 Met
- 결합순서 : [1] 소단위 → [2] tRNA → [3] 대단위
- (원핵) 번역개시인자[i] (진핵 번역개시인자는 없다)
-- IF - 1 : 개시 tRNA를 P자리로 오게함.
-- IF - 3 : 개시 tRNA가 P자리로 오기 전에 대단위체가 먼저 덮는 걸 막아줌.
-- IF - 2 : GTP 결합
* 번역 개시 방법[ii]
- 원핵 : 번역개시복합체가 개시코돈 AUG 에 바로 결합하여 조립됨. ( Scanning )
-- 원핵 개시코돈인식 : SD서열(샤인-달가노) 과 같이있는 AUG
- 진핵 : 번역개시복합체가 5’ ( 5’Cap, UTR, 3’tain UTR ) 에 결합 후 Scanning 하면서 이동하다가
AUG에 도달하면 번역 개시함.
-- 진핵의 개시코돈 인식 : 스캔후 첫번째 AUG
* 번역 신장[iii]
- 리보솜 E / P / A 자리 : A자리 aa로 옮겨서 펩티드 결합 형성.
- 펩티딜트랜스퍼라제 (효소 아니고 촉매 이름) → aa 펩티드 결합 형성
-- cf ) 페니실린 = 트랜스펩티다제 를 억제하여 펩티도 글리칸(세균세포벽) 합성을 억제함.
- 첫번째 aa 는 N 말단에 위치함.[iv]
- 원핵 번역 신장인자 : “EF ~” = GTP 공급하는 역할.
* 번역 종결 : 종결코돈 ( UAA, UAG, UGA ) 에 리보솜 도달하면 방출인자(단백질) 옴 ( tRNA )
* 유전암호 체계
- 3개 염기(4종) → 1개 유전암호(코돈 ; 4*4*4=64종) → 1개 아미노산(20종) ; 따라서 코돈과 aa 의 중복성 有
* Wobble (동요)
- 코돈의 3rd 염기 + 안티코돈의 1st 염기 → 결합시 상보성 약화
- tRNA : 이론적 : 64종 - 3개(종결) = 61종 → 실제 tRNA 40종 è tRNA가 여러 코돈에 결합하게 됨.
* 항생제와 독소
- Str (스트랩토마이신) : 원핵 번역 개시저해
- Tet (테트라사이클린) : 원핵 아미노아실 tRNA의 결합 저해
- Chl (클로람페니콜) : 원핵 펩티딜트랜스퍼라제 활성 저해
- CH (싸이클로헥사미드) : 진핵 펩티딜트렌스퍼라제 활성 저해
- PM (퓨로마이신) : 원핵 / 진핵 번역 조기종결
- Pc (페니실린) : 원핵 트렌스펩티다제 억제 → 펩티도글리칸 합성 저해
* 원핵 : 전사 → 번역 동시 진행 후 끝남.
* 진핵 : 전사 → 번역 → 표적화[i] by 위치신호서열 ( 번역초기 N말단에 존재 )
- 핵, mt : 통로 있으므로 단백질 직접이동 (by 위치신호서열)
- 리소좀, 세포막, 세포박 : 통로 없으므로 RER 을 통해 단백질 이동 (by 위치신호서열)
(골지체에서 분류 by 단백질의 당화 by ER ; ex 리보솜 – 만노스6P )
* 진핵 표적화 신호서열
- 핵 : NLS (신호aa) + importin → 핵공결합
; 번역 후 접힌상태
; NLS 는 제거 안됨 (세포분열위해서)
- mt : MTS (신호aa) + MTS결합단백질 → mt에 존재하는 수송단백질 Tim / Tom 결합
; 번역 후 안접힌 상태 (by hsc-70(사폐론일종) 단백질이 붙어서 안정화 해주어 접히지 않음)
; MTS는 제거됨.
- RER : 신호펩티드(신호aa ⊃ 소수성aa) + SRP → RER에 있는 수송체와 결합
; 번역 잠시 멈추고 안접힌 상태로 RER 들어감. → 이후 번역 재개
; 신호펩티드 제거됨. (N말단 Met이 아닐 수 있다)
* 폴리 리보솜 : 원핵 / 진핵 모두 가능.
- 하나의 mRNA 에 여러 리보솜이 번역 진행.
- 원핵 : 전사 & 번역 동시
- 진핵 : 전사 후 가공 → 핵공을 통해 세포질로 나옴 → 번역
* 점 돌연변이 : 염기쌍 한쌍의 변화 (오결합은 수선 가능하나, 돌연변이는 수선 불가)
- 치환 = 1 bp 치환
-- transition (염기전이) = 동종 | C G | → | T A |
-- transversion (염기전환) = 이종 | C G | → | A T |
- 틀/격자 이동 = 1 bp 추가 or 결실
* 점 돌연변이 결과
- 침묵 : aa서열 불변 by wobble
- 미스센스 : aa 서열 변화
- 넌센스 : aa 서열이 종결코돈으로 변화 → 번역 조기종결
* 자연 돌연변이 vs 유도 돌연변이
- 자연 돌연변이 - 탈아미노화 C → U
- 변 이성질화 = 염기의 수소배열 변화
- 탈 퓨린화
= 퓨린 염기 제거
- 유도 돌연변이[i]
상보성 저해 -- UG = BrU = A or G 결합
상보성 저해 -- CA = HL (히드록시라민) = | C A | 형성 = C + OH 돼서 → A 와 결합
상보성 저해 -- GT = MNNG = | G T | 형성 = G + Me 돼서 → T 와 결합
상보성 저해 -- GA = 화성산소 = | G C | or | G A | 형성 = G → oxo G 돼서 → C or A 와 결합
틀이동 유발 -- 아크리딘 오렌지 : 틀이동 유발
* DNA 오결합 수선 (진핵)
- 광재 활성화[ii] : TpT (티민 이합체) by 강한 자외선
→ 광분해효소(by 빛으로 활성화 ; 사람에게는 없는 효소) : 수선
- NT 절제 수선 (여러 NT 제거 수선)[iii] : TpT (티민 이합체)
→ Endonuclease : 넓은 범위 절단 함.
→ 헬리카제 : 분리하여 제거함.
→ DNA pol : 채움
→ 리가제 : 연결
- 염기 절제 수선 (1개 NT제거 수선)[iv] : TpT (티민 이합체)
→ DNA 글리코실라제 : 염기제거 (N글리코시드 결합 제거) → AP site 형성 (이빨뺌)
→ AP Endonuclease : AP NT 5’ 절단
→ 디옥시리보스 PDE : AT NT 3’ 절단 (PDE는 cAMP 의 3’ 결합제거하는 것과 동일)
→ DNA pol / DNA ligase : 중합 / 연결
* DNA 메틸화
- 원핵 : GATC by Dam (DNA 아데닐 메틸화) 효소
- 진핵 : CpG
- 의의 : 외래DNA와 자가DNA 인식, 수선시 원본DNA 인식, 진핵의 유전자 발현조절
* 오결합 회복 (원핵)[v]
- Mut L/S : 오결합 부위 결합
→ Mut H : 5’ GATC 3’ 결합 후 메틸기 없는 가닥 절단 by endonuclease
→ 헬리카제 : 분리
→ exconuclease : 오결합 부위까지 제거
→ DNA pol & DNA ligase : 채우고 결합.
* SOS (수선) response
: DNA 복제 중단 → 무작위 염기 삽입 → 복제 재개
- 기작
-- 복제 중단됨 → 단일 DNA 증가됨 → Rec A 활성화됨 → Umu 단백질 활성화→ 무작위 염기 삽입
# Umu 단백질 활성화 by Rec A 활성화
: Rec A → Lex A (Umu 오페론 억제자, 길막단백질) 분해
→ Umu 단백질의 전사 & 번역 (비활성상태)
→ 비활성 Umu 단백질 일부 절단 (by Rec A)
→ 활성화됨
