생명과학 강의노트- DNA → RNA → 단백질
DNA의 염기서열 정보는 단백질의 구성단위인 아미노산을 지정한다.
길게 늘어진 DNA의 정보는 역시 기다란 아미노산의 사슬인 단백질을 만든다.
이 작동은 생명의 놀라운 암호전달 기술을 통해 DNA의 정보가 RNA를 거쳐 아미노산을 지정하도록 한다.
예를 들어 DNA염기서열이 ATG이면 지정되는 아미노산은 메티오닌이다.
모든 생명체들은 이렇게 명쾌한 규칙에 따른다.
단백질의 생성과정은 세포별로 주위 여러 환경에 따라 상당한 조절을 받는다.
포도당이 세포 주변에 있으면 포도당을 분해하는 효소 단백질이 있어야 하고,
포도당이 없으면 이 단백질은 만들어질 필요가 없다.
이 단원에서는 DNA로부터 단백질이 만들어지는 과정과 이 과정이 여러 조건에 의해 조절되는 원리를 살펴본다.
이러한 조절은 생명의 기본이다.
mRNA(메신저 RNA)의 발견
모노(J. L. Monod, 1910~1976)라는 학자는 대장균이 젖당 영양분에서 자라면 이것을 분해하는 β-galacrosidase라는 효소가 즉시 만들어지고, 배지에 포도당과 함께 있으면 이 효소는 더 이상 만들어지지 않는다는 사실을 알게 된다.
즉, 포도당과 젖당이 함께 있으면 포도당이 젖당을 분해하는 효소를 사용하지 못하도록 효소의 합성을 중지시킨다는 것이다.
이 효소의 유전자 정보를 이용하여 단백질이 만들어질 때와 만들어지지 않을 때에 따라 민감하게 나타나고 소멸하는 RNA가 있다는 사실과 rRNA는 이에 민감하게 반응하지 않는다는 것도 밝혀지게 되었다.
모노는 RNA의 정상적인 원료인 우라실 대신에 우라실과 구조가 매우 유사하며 형광색을 내는 플루오르 우라실을 배지에 첨가하였다.
이때 만들어지는 RNA는 우라실을 대신하여 FU가 삽입되어 있다.
모노는 이런 방법으로 순간적으로 소량 출현하여 단백질 합성에 관여하는 RNA를 확인하였으며, 이들은 이 RNA를 메신저 mRNA라 명명하였다.
단백질합성에 mRNA가 관여하고 있다는 것을 처음으로 증명한 사람은 니렌버그(Marshall W. Nierenberg, 1927~2010)라는 학자였다.
그는 mRNA를 합성하여 세포에 주입하면 단백질이 만들어진다는 것을 증명하였다.
또한 mRNA에 있는 염기를 바꿈에 따라 만들어지는 단백질의 아미노산에도 변화가 생긴다는 중요한 결과도 발견하였다.
이 연구를 통하여 mRNA의 염기에 있는 정보에 따라 만들어지는 아미노산을 결정할 수 있게 되었고,
결국 mRNA에 적혀있는 암호문을 해독하게 되었다.
1955년에는 이 mRNA가 전사라는 과정을 통해 DNA를 주형으로 사용하여 만들어진다는 사실도 밝혀졌다.
따라서 크릭이 내세웠던 ‘중심원리’는 사실도 입증되었고, 결국 ‘DNA→mRNA→단백질’의 순으로 정보가 흐른다는 것이 밝혀졌다.
DNA가 mRNA에게 속삭이면, mRNA는 심부름하듯이 리보솜으로 달려와 아미노산을 가지고 있는 tRNA를 부른다.
DNA는 RNA를 통하여 단백질과 대화한다.
이들이 사용하는 언어는 바로 DNA에 적혀있으며, 이것은 아미노산을 지정할 수 있는 염기들이다.
‘DNA는 단백질에 직접 정보를 전달하는 것이 아니라,
반드시 RNA를 통하여 단백질에게 정보를 전달해준다.’
간단한 문장임에도 놀라울 정도의 정보를 담은 생명의 진리다.
DNA정보의 이동
DNA에 담긴 생명의 정보는 RNA(mRNA)와 아미노산을 거쳐 단백질에 이르고, 최종적으로 생체의 기능을 발현시킨다.
생명에게 감사하는 자연과학자가 쓴,
단 한 권의 생명과학 교과서_21세기 생명과학의 새로운 길라잡이
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by minyoung
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