유전자 발현
이론과 하이라이트 히스토리를 확인 할 수 있어요.
전사, 번역의 과정을 세세히 암기하고 있는 것이 필요하며, 여러 약물의 유전자 억제 발현 기전을 묻는 문제들이 출제된다. miRNA와 같은 noncoding RNA의 작용 기전, HIV 치료 중 azathymidine에 대한 내용이 여러 번 출제되었다. 원핵생물의 유전자 발현 과정에 대한 내용은 아직 출제된 적 없다.
1. 원핵생물의 DNA 복제
1) E.Coli 의 DNA 중합효소: DNA polymerase I, II, III
(1) DNA polymerase I
• 기능: DNA-directed(dependent) DNA polymerase; dNTP + (dNMP)n → (dNMP)n+1 + PPi
(2) 구성
① Polymerase : 5‘→3'로 DNA 합성
② 3' to 5' Exonuclease: 3‘→5’로 DNA degradation (Proofreading)
③ 5' to 3' Exonuclease: 5‘→3'로 DNA degradation (Primer 제거)
DNA polymerase | I | II | III | IV | V |
5’→3’ exonuclease | O | X | X | X | X |
3’→5’ exonuclease (Proofreading) | O | O | O | X | X |
Function | Primase, DNA epair | DNA repair | DNA replication | - | - |
2) 과정
(1) 개시
① 8개의 DnaA가 OriC의 R / I site에 결합해 DNA의 꼬임을 풀어줌
② DnaB(Helicase) 결합
③ PolymeraseⅢ가 들어오며 DnaG가 프라이머 생성
④ SSB와 Gyrase가 벌어진 구조를 안정화
⑤ DnaA가 떨어져 나감
⑥ Dam methylase의 Adenine N6 메틸화
• 개시 관여 단백질
DnaB (helicase) | DNA unwinding을 돕는 효소, DnaC 필요 |
DnaG (Primase) | RNA 프라이머 합성 |
DnaA | OriC의 R과 I site에 붙어 이중나선을 벌려주는 역할, |
DNA topoisomerase Ⅱ (gyrase) | 이성질체 효소, DNA Unwinding으로 인한 비틀림(torsion)을 감소시킴 |
Dam methylase | 기존 DNA가닥과 새로 합성된 가닥의 구분을 위해 메틸화 |
(2) 신장(elongation)
• 선도가닥: continuous elongation
• 지연가닥: discontinuous elongation
(3) 종결
• 교정: DNA polymerase I의 3’→5’ exonuclease 통해 잘못 들어간 뉴클레오타이드 제거 후 교정
• 종결: DNA polymerase I이 5’→3’ exonuclease 통해 RNA 프라이머 제거, DNA ligase 통해 nick 채우며 종결
| |
복제 개시 과정 | 복제 신장 과정 |
2. 진핵생물의 DNA 복제
1) DNA 중합효소
DNA polymerase | α | β | γ | δ | ε |
위치 | Nucleus | Nucleus | Mitochondria | Nucleus | Nucleus |
5’ → 3’ exonuclease (Primase) | O | X | X | X | X |
3' → 5' exonuclease (Proofreading) | X | X | O | O | O |
Function | Replication | DNA repair | mtDNA Replication | Replication at Lagging strand | Replication at Leading strand |
2) 기질: DNA 주형, dNTP, Mg2+, 프라이머
3) 특징
(1) 반보존적: 기존 이중가닥이 두 개의 단일가닥로 풀려 각각의 단일가닥이 주형이 되어 복제 진행
• 증명: Meselson-Stahl 실험
(2) 반연속적: 선도가닥과 지연가닥의 존재
(3) 양방향: 복제원점에서 양방향으로 DNA 복제 진행
4) 텔로미어: TTAGGG 서열이 반복된 구조
(1) 정의: 선형의 DNA 특성상 DNA 복제가 일어나지 못하는 말단 부분
(2) 기능: 복제 시 필연적으로 잘리는 DNA 말단부에 위치해 유의미한 서열이 잘리지 않도록 보호
(3) 특징: 노화에 따라 감소, 일정 길이 이상 감소 시 세포 사멸
(4) 텔로머레이즈(telomerase): 역전사효소 (RNA-dependent DNA pol) 역할 → 텔로미어 연장
5) 원핵생물과의 차이
(1) 하나의 염색체에 여러 개의 복제원점을 가져 동시다발적 복제 진행 (원핵생물은 한 개)
(2) 원핵생물에 비해 속도가 느림
(3) 원핵생물은 세포질에서, 진핵생물은 핵에서 진행
6) 중합효소연쇄반응 (PCR: Polymerase chain reaction)
(1) 과정: Thermal cycle
① Denaturation: 온도를 높여 이중가닥 DNA의 염기간 수소 결합 제거 → 단일 가닥으로 분리 ② Annealing: 단일가닥의 DNA에 프라이머 부착 ③ Elongation: 부착된 프라이머를 통해 DNA 중합효소가 이중가닥DNA 합성 |
(2) 결과: 한 번의 cycle 마다 DNA량이 두 배로 늘어남
(3) RT-PCR = 역전사(reverse transcription) + PCR
• 역전사효소: RNA를 주형으로 하여 DNA 합성, 기존 RNA 제거, 합성된 DNA로 이중가닥 DNA 합성
① RNA-directed DNA polymerase
② RNA hydrolysis
③ DNA-directed DNA polymerase
3. DNA 변이
1) 아미노산 서열의 변화에 따른 분류
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