형질전환기술(6)

[동촌]

THE STRUCTUTE OF DNA

(1) DNA 뉴클레오티드

DNA를 구성하는 뉴클레오티드는 인산기, 디옥시리보오소deoxyribose, 4종류의 질소염기 중 하나를 포함하여 3개의 부위로 구성. 당은 인산과 염기를 연결시킨다.

디옥시리보오스는 리보오스의 2'탄소에 있는 -OH기 대신 -H기를 가지고 있음

4종류의 염기는 아데닌adenine, 구아닌guanine, 티민thymine, 시토신cytosine 이다.

피리미딘pyrimidine : 티민과 시토신. 질소와 탄소로 구성된 6각형 고리로 이루어짐

퓨린purine : 아데닌과 구아닌. 질소와 탄소로 구성된 6각형과 5각형의 2중고리로 이루어짐

① 샤가프의 법칙 : 1950년 E. Chargaff

서로 다른 생물체에서 얻은 DNA는 서로 다른 염기 비를 갖는다는 것을 발견

모든 생물체에서는 A와 T의 양이 항상 같고 (A=T), G와 C의 양도 항상 같다(G=C)

A+G=T+C=50% (DNA의 출처에 관계없이 염기의 반이 퓨린이고 다른 반은 피리미딘이다)

윗슨과 크릭으로 하여금 DNA의 구조와 기능을 풀수 있는 토대를 마련

② X선 회절과 더 많은 수수께끼들

X선 회절법에 의한 DNA분자 조사

- 윌킨스M. Wilkins &프랭클린R. Franklin

⇒ X선 영상에서 DNA분자내 거리가 2nm, 0.34nm, 3.4nm로 반복되는 것을 확인

DNA는 바깥 표면에 인산을 가진 나선의 구조이고 두 가닥으로 이루어졌음을 인식

(2) 윗슨과 크릭의 DNA 모형

윌킨스와 프랭클린의 측정치인 2nm는 이중나선의 전체 폭이고, 0.34nm는 한 염기에서 다른 염기까지의

거리, 그리고 3.4nm는 이중 나선이 1회전하는 길이이고 10쌍 의 뉴클레오티드가 있다.

아데닌과 티민은 2개의 수소결합을 형성하는 반면 구아닌과 시토신은 3개의 수소결합 형성

한 가닥에 있는 뉴클레오티드는 다른쪽 가닥의 뉴클레오티드 서열을 결정

→ 상보적compementary 이라고 말하며, 서로 같지 않으나 꼭 들어맞는다는 것을 의미

이중 나선내에서 DNA의 두 가닥은 서로 반대 방향으로 달린다(역평행antiparallel)

DNA 분자의 바깥쪽에 있는 당-인산기의 나선의 바닥 쪽에 있는 염기와 함께 홈을 만드는데 이 홈의 염기

순서는 유전자 조절에 중요한 역할을 수행한다고 추정

3. DNA REPLICATION

윗슨 &크릭 : 이중 나선의 두 가닥이 분리되고, 그 각각의 가닥을 주형template으로 하여 새로운 상보적

사슬이 형성된다는 복제모델을 만듦

(1) DNA 합성과정

뉴클레오티드 3인산인 dATP, dGTP, dTTP, dCTP로 시작

1. 2개의 인산에 존재하는 고에너지 결합이 뉴클레오티드 사이의 공유결합 형성에 사용

바깥쪽의 두 인산기는 피로인산염pyrophosphate으로 유리

2. 남아있는 인산은 2개의 디옥시리보오스 소단위 사이에 고리 형성

첫번째 뉴클레오티드 디옥시리보오스의 3'-OH기는 두번째 뉴클레오티드의 5'에 인산과 반응하여

당-인산-당 고리 형성

(2) 복제원점origin of replication

복제과정은 DNA의 중간부위에 있는 복제원점에서 시작

(이곳에서 수소결합이 절단되고 쌍을 이룬 염기가 분리)

DNA의 풀림은 헬리카아제(helicase;복제 과정에 관련된 효소들과 그 밖의 여러 단백질로 이루어진

복제복합체replication complex의 일부분)에 의해 촉진

복제복합체는 2개가 각 복제원점에 존재하며, 서로 반대 방향으로 움직이면서 Y형 복제분기를 만듬

복제복합체는 주형사슬이 서로 떨어져 있도록 하는 외사슬 결합 단백질과 DNA 합성효소인

DNA 중합효소(DNA polymerase)를 포함

이중나선의 사슬이 서로 풀릴 때 기라아제gyrase가 일시적으로 DNA에 금nick을 내어 뒤틀리지 않도록 함

(3) DNA 중합효소

기능 : 기존의 사슬 3'-OH기에 새로 들어온 뉴틀레오티드의 5'인산기를 붙이는것

프리마아제primase : 주형 사슬을 복사하여 RNA 프라이머primer를 형성함으로서 DNA 복제를 시작

복제복합체가 풀린 DNA의 복제원점으로부터 움직여 나가는 데 따라 한쪽 사슬은 5'에서 3' 방향으로 계속

합성해 나가면서 연속복제continuous replication를 하고, 다른 가닥의 사슬에서는 짝을 이루지 않은

외가닥 주형사슬이 늘어나 는데, 그것이 충분히 길어지면 프리마아제와 DNA 중합효소가 5'에서 3'

방향으로 새로운 사슬을 복제하기 시작하며, 오카자키절편Okaxaki fragment라는 분자들이 계속

첨가되면 DNA 중합효소가 RNA 프라이머를 만나 프라이머를 절단하고 그 틈을 DNA로 채움

→ 절편들은 리가아제ligase 효소에 의해 연결

※ 반보존적복제semiconservative replication : 주형 사슬은 완전한 형태로 남아 있고,

다른 사슬은 새로 합성

(4) 진핵생물과 원핵생물에서의 DNA 복제

진핵생물 : DNA 합성 전에는 매우 길고 직선적인 하나의 DNA 분자

DNA 복제가 개시되면 각 DNA 분자에 수백개의 기포bubble가 형성

→ 기포가 커짐에 따라 다른 기포의 복제분기점이 서로 만나게 되고 결국 2개의 직선 DNA 분자 형성

원핵생물 : 진핵생물 DNA 분자에 비해 짧고 원형

오직 두 개의 복제분기점이 있고, 원형 분자내의 반대방향으로 이동하며 원의 절반쯤 돌다가 종결점에서 만난다.

4. DNA AND GENETIC INFORMATION

개롯A. E. Garrod의 연구 결과

→ 알비노증이나 페닐케토뇨증과 알캅톤뇨증은 모두 아미노산인 페닐알라닌과 티로신의 대사에

관여하는 효소가 결핍된 결과

추측 

② DNA의 화학적 변형 - 메틸화methylation

메틸화 : DNA를 불황성화 시키는 또다른 방법으로 특정 염기에 메틸기(-CH₃)를 첨가하는 방법

ex) 시토신 뉴클레오티드의 메틸화

게놈에서 시토신 뉴클레오티드의 5% 혹은 그 이상이 메틸기 첨가에 의해서 변형

메틸기는 시토신의 수소결합력에는 영향을 주지 않지만 유전자의 전사에는 강력한 효과를

나타내는 것으로 추측

유전자 활성과 메틸화에 대한 메카니즘의 가능성

1. 메틸화가 DNA를 전사될 수 없는 염색질로 포장하는 데 어떤 역할 수행

2. 메틸기가 특수한 조절단백질과의 결합을 방해

(4) 전사 후 조절

진핵생물에서는 핵막의 존재로 전사와 번역 두 과정이 시공간적으로 서로 분리되어 발생

→ 조절의 기회 제공

① 1차적 RNA 전사체로부터 인트론이 가공되는 때

mRNA는 인트론이 제거될 때까지 세포질로 수송되지 않으므로 가공되지 않은 상태로 비축될 수

있음(유전자 산물이 요구될 때 비축된 메세지를 가공하여 이를 세포질로 수송)

선택적 접합을 통해 같은 전사체로부터 두 종류의 서로 다른 단백질을 생성시키는 예도 있음

② 프로모터의 선택을 통해 유전자의 전사를 선택

ex) 생쥐의 α-아밀라제 유전자

두 개의 프로모터를 가지고 있는데, 하나는 침샘에서 사용되고, 다른 하나는 간에서 사용

→ 이 두개의 프로모터는 기관에 따라 서로 다른 전사 속도로 유전자의 발현을 조절

③ 성숙한 mRNA를 세포질에 보관

세포질에 보관된 mRNA는 핵과 상관 없기 때문에 매우 빨리 활성화될 수 있음

1. DNA TECHNOLOGY

(1) 제한효소와 점착성 말단

제한효소restriction : 특정 염기서열에서 DNA 분자의 인산 골격을 끊을 수 있는 효소

ex) Eco RI : E. coli에서 처음 분리된 제한효소. 제한자리는 6개의 염기로 구성

5'...GAATTC..3'

3'..CTTAAG...5'

DNA의 절단된 제한절편restriction fragment의 끝은 점착성 말단stcky end이라는

짧고 단일가닥으로 된 꼬리를 갖게 된다.

(2) DNA 분자의 잘라잇기와 클로닝

벡터 분자를 외래 DNA 절편을 만들었던 제한효소로 절단 → 벡터 분자와 외래 DNA 혼합

→ 리가아제에 의해 당-인산 골격을 공유결합으로 연결

→ 칼슘으로 처리하여 세포벽의 투과성을 높인 박테리아 세포에 이 플라스미드 DNA를 첨가

→ 도입된 DNA는 박테리아가 세포분열을 할 때마다 함께 복제

생물분자의 제조

-인슐린, 생장호르몬, 다른 유용한 물질 등을 생산하는 일에 응용

농업

-게놈을 조작한 식물체 생산

-병해충에 강한 식물체 생산 등

③ 전위(transposition) : DNA 사본이 게놈 내에서 새로운 위치로 삽입

2. THE NATURE OF MUTATION AT THE NUCLEOTIDE LEVEL

ㆍ돌연변이원(mutagen ;방사선과 화학물질)에 의해 DNA 전사와 복제를 방해

ㆍ1차적 손상(primary lesion) : DNA 회복과정에 의해 효율적으로 제거

X선이나 고에너지 방사선 노출에 의해 이중 나선의 한 가닥이 절단

자외선에 오래 피부를 노출시키면 피리미딘이합체 형성

ㆍ 화학적 돌연변이원 - 삽입성물질(intercalating agent) : 염기쌍 사이에 끼어 들어가 DNA 가 뒤틀리게 함

ㆍ 염기유사물(base analog) : 뉴클레오티드와 유사해서 DNA 사슬에 쉽게 끼어 들 수 있는 데 수소결합의 성격이 달라 다음 번 복제 때 잘못된 염기가 끼어 들 수도 있는 원인이 된 다.

ㆍ DNA 변형물질(DNA modifying agent) : DNA와 반응하여 염기에 화학기 첨가

3. DNA REPAIR : THE CLEANUP CREW

1) 광재활성화(photoreactivation)

: 청색파장은 비정상적인 결합을 끊는 회복효소(repair enzyme)를 활성화시켜 자외선에 의해 유도된 피리미딘이합체를 교정한다.

2) 절제수선(excision repair)

: DNA 선상을 움직이는 효소가 한쪽 가닥에서 ? 개의 염기와 함께 이합체를 절단

→ DNA 중합효소와 리가아제가 반대쪽 가닥을 주형으로 사용해 새로운 뉴클레오티드를 만듦

4. POINT MUTATIONS

[sunshinetj]

대체 아부지는 우째 이런걸 만드셔가지고,,, 또 발견을 해 가지고,,,
이거 다 공부하면 아브람하고 이삭하고 마모리산 올라가밍서 두리 침묵했는거, 대화 했는거 알 수 있을까예?
그라고 칼을 내리치는 순간 그 뒤에 그 두리 가슴에 채워오는 것들을 우리가슴에 옮겨올 수 있을까예?
성경에 써 놓지않은 메세지를 우리 가슴에 닮을 수 있을까예?
지는 정말로 젊은 시절로 돌아간다믄 저롷게 매력인는 공부 다시 좀 하고픕니다

[산똘뱅이]

저거요 알고 보면 아무것도 아닌데 저렇게 해 놓으니까 좀 공부를 한것 같이 보이지요 ~~~뻥이여요 ~~뻥!!
따지고 보면 붙었던 고리가 끊어지는것을 저렇게 어렵게 써놓고 있쟈나요 ~~붙었던게 떨어지는 것이 돌연변이 이거등요 ~~붙었다 떨어졌다 거기서 출발하여 사랑도 나오고 이별도 나오고 탄생도 나오고 ~~죽음도 나오는 그런 뭐 ~~쉬운거라예

[sunshinetj]

대충 그런거 같았어예,,,

[산똘뱅이]

우와 눈치만 8단에 ~~넘겨짚기 5단이라도 ~~으아 ~~~~~입신 하신 분이닷 ~~~

[sunshinetj]

으아 제발 무서버하시지 마이소, 지는 징그런 박 문수 제자 아임니더어!!!!
눈치 8단에 넘겨짚기 5단이믄 13단인데 지가 13단이믄 하나님이 만들어 주신긴데 아직 한번도 못 써 봣심더
그런데 13단 보고 맨날 우리 신랑이 지보고 미친빙시라 하데예
우리 신랑하고 살아오다봉께 임신은 하더만 입신은 안되던데예.
근데 인자봉께 빙시라카는 자기는 하나님 무시하는 진짜 빙시고 지는 참말로 미친빙시라도 겐찬심더!!!
인자 마 무서번거 업심더, 아직 애들 더 거들고 싶지마는 하나님 팍 믿어뿌고 죽어믄 아부지한테 강께,
정말로 무서번거 업심더~ 지는 진짜 13단 같심더,,으샤으샤
이런거 입신임니꺼 임신임니꺼

[산똘뱅이]

ㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎ좋아서 빙시라 해께찌요 ~지각시를 누가 빙시이 ~~라서 빙시 라꼬 말하는 사람이 어딧겠어요 ~~이뽀써 그러 게찌요 ~`그라고 임신과 입신 은 점두개 차이였어요 ~~

[sunshinetj]

너무 ㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎ하지 마이소
목사님은 지 무덤 속을 절대 모르는 기라예. 아실라 카지도 마시이소 질때로!!
아시모 지가 다시는 깨똥쑥 까폐에 안 올낌니더!!!

[산똘뱅이]

음마야 ~~무서브라잉 !!내 무덤 속 한번 보여 드리까예 ~~보나마나 송장 이 있겠지요뭐~~~혹시 빈무덤 ?~

[sunshinetj]

빈무덤 이믄 십짜가도~ 다 닦깐김니꺼?

[산똘뱅이]

빈무덤은 예수님이 누우셨던 아리마대 요셉의 무덤인데요 ~~

[sunshinetj]

아리마대 요셉이 자기 무덤을 준비할 때부터 예수님이 며칠 렌트 하실라꼬 알고계셨다 아임니꺼?
근데 예수님 승천하시고 바로 그 무덤자리에 아리마대 요셉이 다시 누웠을까 아닐까요?

[산똘뱅이]

하이고 아직 누워 인는 모양이지요 ~~아하 ~~~치워 버리고 내가 가서 누울 가요 ~~누가 같이 누워줄 삼삼한 ~사람 있을 까요 ~~혼자는 무서브스리 ~~

[sunshinetj]

참내 목사님 못 말려~~혼자 누우신게 무서우면 아직 누울 시간이 안됀가본데예,
글코 아부지한테 꾸중맞기 전에 전 항복할랍니더 ㅋㅋ

[산똘뱅이]

같이 눕겠다고 비싼 뱅기값 들여서 날아 오지는 마이소예 ~~오늘 저의 주치의와 져녁을 먹었는데 그여자 하는말이 내병이 무었인지도 잊어뿌고 있더라고예 ~~~~아직 안죽는다는 말이지요 ~~`

[sunshinetj]

사모님 댕기 이쁜거 사셔서 머리에 아리땁게 매드리고 목사님 두루마기 멋있게 입어시고 건강하실 때 예수님 누우셨던 아리마대 요셉의 무덤에 한번 다녀오셔야겐네용

[산똘뱅이]

옆에 한 서너명 대리고 누우면 안될까요 ~~안되겠찌요 ~~히힛~~

[sunshinetj]

한 삼백은 어떨지요? ㅋㅋ 모다 암에 걸려서 깨똥쑥 불티나것다 호홋

[산똘뱅이]

그라믄 여자 공동묘지 맞은편으로 날 데려다 주시면 되겐네요 ~~

[sunshinetj]

아따 엄살 하시지 마시이소.
이따 아무데나 누워계시믄 예수님이 데려 가실낀데. 우짜실라꼬 녀자녀자하심니꺼
아아고 쳐녀귀신 나올라 도망 가야것따 ㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎ

[산똘뱅이]

쳐녀구신 3000명 이면 제법 씨끄리~~~이~~~할거 가토요 ~~~쳐녀구신 3000궁녀 ~~차렷~~시켜 놓고 ~~~
구라대마왕 나가신다 ~~길을 비켜라~~~

[sunshinetj]

예이~ 여기 처녀구신 내쫓을 3000천사 대령입니다아~

[산똘뱅이]

거기다가 ~~선녀 네명만 더 추가해 주이소 ~~옥황상제 여동생들이 여기 서너명 있거등요 ``

[sunshinetj]

그기 옥황상제 여동생들이 누구신지 ^^ 꽤 궁금함네당ㅋㅋ

[산똘뱅이]

옥상 바로미테가 옥황상자 그담이 옥황상희 그담은 옥황상란 ~~세상이름은 다부르기 기차나서 ~~옥자 옥희 옥란이라고 부르고 있답니다 ~~

[sunshinetj]

그 옥자 옥희 옥란님들은 지금 어디서 살고 있는데예?
근데 옥상이 없는 지붕 바로미테 살고 있으믄 지자 지희 지란,,이 됩니까? ㅋㅋ
옥상이 있는 집에 사는 사람들은 참 조켔따, 여름밤 옥상에서 누워자면,,, 달위에 앉아 별하고 얘기도하고 구름도 타고 은하수 헤염치고...요롯케 맘껏 유아수준으로 즐길수도 있고,,,