CHAPTER 12

유전자 발현

29개 시트2,198개 노드표 16개그림 225개교재 2종 통합전문가 정밀 구조

Obsidian 통합 · 전문가 재구성

절제 수선(excision repair)–전사의 특징

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  • 유전자 발현5
    • 절제 수선(excision repair)7
      • 염기 절제 수선(base excision repair)
      • DNA glycosylase손상된 염기(\)제거 AP endonuclease DNA polI New DNA cidNick p P DNA ligase
      • DNA글리코실화효소(glycosylase)가손상된 염기를인식하고절단하여 염기가 없는 AP 자리(AP Site)를형성한다
      • AP 내부핵산가수분해효소(AP endonuclease)가 골격의당인산 결합을 절단한다.
      • DNA 중합효소I이 작용하여 5'1
        • 3'절단효소 활성으로기존의DNA를제거하고주형에맞추어상보적으로새로운 DNA를 합성(5'1
          • 3'중합효소 활성)한다.
      • 진행성이 낮은DNA중합효소I이떨어져나가면 남은틈(nick)을 연결효소(ligase)가 연결한다.
      • 뉴클레오타이드 절제 수선(nucleotide excision repair, NER)8
        • 자외선(269nm)이 DNA에 조사되면 피리미딘끼리 공유결합을 형성하여 피리미딘 이량체(pyrimidine dimer, C-C, C-T,T-T)가 생성된다.
        • DNA 복제과정에서이량체의 존재로 제대로된수소결합이형성되지 않아신생가닥에임의의염기가삽입되므로 피부암의 주요 원인이 된다.
        • DNA에생성된 티민 이량체를 절제핵산분해효소(excisionnuclease.excinuclease)가 절단한다.
        • Helicase에 의해 DNA사이의 수소결합이 풀어지면 티민이량체를 포함하는절단된작은 단편이제거된다
        • DNA중합효소가작용하여빈공간을채우고남은틈(nick)은연결효소에 의해 연결된다.
        • 색소성 건피증(xeroderma pigmentosum)NER의결함으로자외선에 의해형성된피리미딘이량체가효과적으로 제거되지 않는질환이다.
        • 햇빛에 매우약하며쉽게 피부암이 유발된다.
        • 뉴클레오타이드 절제 수선(nucleotide excision repair, NER)뉴클레오타이드 절제 수선(nucleotide excision repair, NER)
    • 광재활성화(photoreactivation)4
      • 피리미딘이량체가생성된세포에 청색광을조사하면DNA광분해효소(photolyase)가 활성화되어 이량체를 파괴한다.
      • 원핵생물과 하등진핵생물에 존재하고있으나사람에게는큰영향을 미치지 않는 것으로 알려져 있다.
      • 광재활성화(photoreactivation)광재활성화(photoreactivation)
      • 불일치 수선(mismatch repair)3
        • 신생가닥의잘못짝지워진 염기들을발견하고절단하는데주형가닥의 5'—GATC-3'와 달리 신생가닥의 GATC의 A는Dammethylase에 의해 아직 메탈화되지 않았기 때문에 부모 가닥과 구별된다.
        • 불일치 수선(mismatch repair)불일치 수선(mismatch repair)
        • 불일치 수선(mismatch repair)의 기전6
          • MutH는endonuclease로 신생 DNA의 가닥을절단하여표시를 한다.
          • MutL와 Muts은 helicase및 exonucease와 함께 신생가닥의 잘못된 부분을 절단한다.
          • DNA중합효소Ⅲ에 의해 빈공간이채워지고ligase가nick을 연결한다.
          • 이후신생가닥의 GATC 서열의 A는 Dam methylase에 의해 메틸화된다
          • 포유류세포의mismatch repair의 기전도원핵생물과 비슷하나 명확히 알려지지는않고 있다.
          • 부정합수선에관여하는효소들은DNA중합효소의 교정판독기능이찾아내지 못한 오타를 교정하는 역할을한다.
    • 유전성 비폴립성 대장암2
      • (hereditary nonpolyposis colorectal cancer, HNPcC)대부는 암으로비유전성이다그러나HNPCC는유전성암으로불일치수선에관여하는효소의 결함으로인해발생하는것으로알려졌다.
      • Sos 수선(repair)7
        • 지금까지 언급한 수선은 무오류(error-free)기작으로 작동한다. 반면 돌연변이가 유도될 수있어 오류 발생적(error-prone)이라 불리는 회복경로도 존재하는데 그중 잘 알려진 것이SOS repairo다.
        • 손상된DNA가 양쪽가닥에서나타날 경우와 같이DNA가 심각하게 손상되면평상시 소량 발현도는ReCA가 활성화되어SOS 조절 시스템을 구성하는 유전자의 발현을 억제하는LexA의 분해를 유도한다.
        • LexA가 분해되면 SOS 조절 시스템의 구성 요소인 RecADinB. UmuCD의 합성이 증가한다. 따라서 RecADinB.
        • UmuCD.
        • DNA중합효소에 의한DNA 수선과정에서주형가닥의 염기와 상관없이 새로운염기가 첨가될 수있기때문에세균의 생존가능성이(증가/감소)하고돌연변이 생성률이(증가/감소)한다.
        • 이방법은강한UV에 노출되는등 치명적인 조건에 있는 세균에서만 나타난다
        • Sos 수선(repair)Sos 수선(repair)
    • RNA의 종류3
      • mRNA
      • rRNA
      • tRNA
    • 전사의 특징29
      • 전사과정에는 DNA 주형,NTP(nucleoside triphosphate)RNA 중합효소및 효소의 보조인자로 Mg2+이 요구된다.
      • RNA전사는DNA복제와같이신생가닥을기준으로5에서3방향(5'1
        • 으로 진행된다.
      • DNA 복제는주형에 있는모든뉴클레오타이드에대해상보적으로 합성되지만, 전사는 DNA의 일부분인 유전자(gene)에 대해서만 일어난다.
      • DNA두기닥중일반적으로한가닥만이주형(template)으로사용되며. 주형과 상보적이고역평행인RNA가 합성된다.
      • 전사된 mRNA는 5'비번역부위(5'untranslated region, 5'UTR) 암호화 서열 3비번역부위(3 UTR)을 포함한다.
      • RNA전사체는T대신 U를갖는것을제외하고는DNA비주형가닥과방향성 및 염기서열이동일하다
      • 따라서 유전자의 염기서열을 표기할 때, 종종 2개 가닥중하나의 가닥만을 표시하는데 이는 비주형 가닥이다.
      • RNA 전사에는 프라이머(primer)가 요구되지 않는다.
      • RNA 중합효소는프로모터에결합하여전사를시작한다.
      • 프로모터(promoter)
      • ·원핵과 진핵세포 모두에서 RNA 중합효소가 인식결합하여전사를개시하는DNA부위
      • ·프로모터는 전사 개시점(iniiator,+1)을 포함하며 보통전사 개시점에서 상류(upstream)로 수 십 뉴클레오타이드를 포함한다.
      • ·프로모터는DNA두가닥중에서어느가닥이 주형으로이용될지를 결정한다
      • ·진핵세포의 유전자는일반적으로각각하나의프로모터를가진 반면원핵세포와바이러스는종종여러개의 유전자가하나의 프로모터를 공유한다.
      • 전사기구가 주형의3에서 5쪽으로이동하면서 합성되는RNA는점점길어진다.
      • 유전자의가장 아래쪽으로전사기구가이동하면 가장 긴 RNA가 만들어진다
      • 합성된 RNA는중합되자마자DNA에서 즉시방출되므로많은RNA중합효소가같은유전자에대해 많은RNA를동시에 전사할 수있다.
      • 전사는선택적인과정이므로개별 유전자들은그들산물이필요할 때만 전사된다.
      • RNA 중합소(DNA dependent RNA polymerase)의 특징DNA 중합효소와 달리 primer를 필요로 하지 않는다.
      • 교정판독(proofreading) 기능을 지니지 않거나 또는 교정판독기능을 가지더라도 매우 활성이 낮으므로 전사오류104\105 염기 당 하나정도의 비율로발생한다.
      • 하지만 많은수의RNA 복사본이 만들어지고RNA의 수명이 비교적짧기때문에 이오류는 개체의 유전체에 남아 다음 세대로전달되는 DNA의 돌연변이만큼 해롭지 않다.
      • NTP를기질로사용하고방출된pyrophosphate(PPi)가2개의자유인산기로분리될때 생성되는에너지를이용하여중합반응을 촉매한다.
      • DNA중합효소처럼RNA중합효소도뉴클레오타이드를3'-OH에 첨가하므로 전사방향은 DNA 복제방향과 동일하게5'1
        • 3'방향으로진행된다.
      • 전사의 특징: 명칭3
        • 명칭
        • 주형가닥1
          • template, antisense, (−), noncoding strand
        • 비주형가닥1
          • nontemplate, sense, (+), coding strand
      • 전사의 특징전사의 특징
      • 전사의 특징전사의 특징
      • 전사의 특징전사의 특징
      • 전사의 특징전사의 특징
      • 전사의 특징전사의 특징
절제 수선(excision repair)–전사의 특징72%
유전자 발현
절제 수선(excision repair)
염기 절제 수선(base excision repair)
DNA glycosylase손상된 염기(\)제거 AP endonuclease DNA polI New DNA cidNick p P DNA ligase
DNA글리코실화효소(glycosylase)가손상된 염기를인식하고절단하여 염기가 없는 AP 자리(AP Site)를형성한다
AP 내부핵산가수분해효소(AP endonuclease)가 골격의당인산 결합을 절단한다.
DNA 중합효소I이 작용하여 5'
3'절단효소 활성으로기존의DNA를제거하고주형에맞추어상보적으로새로운 DNA를 합성(5'
3'중합효소 활성)한다.
진행성이 낮은DNA중합효소I이떨어져나가면 남은틈(nick)을 연결효소(ligase)가 연결한다.
뉴클레오타이드 절제 수선(nucleotide excision repair, NER)
자외선(269nm)이 DNA에 조사되면 피리미딘끼리 공유결합을 형성하여 피리미딘 이량체(pyrimidine dimer, C-C, C-T,T-T)가 생성된다.
DNA 복제과정에서이량체의 존재로 제대로된수소결합이형성되지 않아신생가닥에임의의염기가삽입되므로 피부암의 주요 원인이 된다.
DNA에생성된 티민 이량체를 절제핵산분해효소(excisionnuclease.excinuclease)가 절단한다.
Helicase에 의해 DNA사이의 수소결합이 풀어지면 티민이량체를 포함하는절단된작은 단편이제거된다
DNA중합효소가작용하여빈공간을채우고남은틈(nick)은연결효소에 의해 연결된다.
색소성 건피증(xeroderma pigmentosum)NER의결함으로자외선에 의해형성된피리미딘이량체가효과적으로 제거되지 않는질환이다.
햇빛에 매우약하며쉽게 피부암이 유발된다.
광재활성화(photoreactivation)
피리미딘이량체가생성된세포에 청색광을조사하면DNA광분해효소(photolyase)가 활성화되어 이량체를 파괴한다.
원핵생물과 하등진핵생물에 존재하고있으나사람에게는큰영향을 미치지 않는 것으로 알려져 있다.
불일치 수선(mismatch repair)
신생가닥의잘못짝지워진 염기들을발견하고절단하는데주형가닥의 5'—GATC-3'와 달리 신생가닥의 GATC의 A는Dammethylase에 의해 아직 메탈화되지 않았기 때문에 부모 가닥과 구별된다.
불일치 수선(mismatch repair)의 기전
MutH는endonuclease로 신생 DNA의 가닥을절단하여표시를 한다.
MutL와 Muts은 helicase및 exonucease와 함께 신생가닥의 잘못된 부분을 절단한다.
DNA중합효소Ⅲ에 의해 빈공간이채워지고ligase가nick을 연결한다.
이후신생가닥의 GATC 서열의 A는 Dam methylase에 의해 메틸화된다
포유류세포의mismatch repair의 기전도원핵생물과 비슷하나 명확히 알려지지는않고 있다.
부정합수선에관여하는효소들은DNA중합효소의 교정판독기능이찾아내지 못한 오타를 교정하는 역할을한다.
유전성 비폴립성 대장암
(hereditary nonpolyposis colorectal cancer, HNPcC)대부는 암으로비유전성이다그러나HNPCC는유전성암으로불일치수선에관여하는효소의 결함으로인해발생하는것으로알려졌다.
Sos 수선(repair)
지금까지 언급한 수선은 무오류(error-free)기작으로 작동한다. 반면 돌연변이가 유도될 수있어 오류 발생적(error-prone)이라 불리는 회복경로도 존재하는데 그중 잘 알려진 것이SOS repairo다.
손상된DNA가 양쪽가닥에서나타날 경우와 같이DNA가 심각하게 손상되면평상시 소량 발현도는ReCA가 활성화되어SOS 조절 시스템을 구성하는 유전자의 발현을 억제하는LexA의 분해를 유도한다.
LexA가 분해되면 SOS 조절 시스템의 구성 요소인 RecADinB. UmuCD의 합성이 증가한다. 따라서 RecADinB.
UmuCD.
DNA중합효소에 의한DNA 수선과정에서주형가닥의 염기와 상관없이 새로운염기가 첨가될 수있기때문에세균의 생존가능성이(증가/감소)하고돌연변이 생성률이(증가/감소)한다.
이방법은강한UV에 노출되는등 치명적인 조건에 있는 세균에서만 나타난다
RNA의 종류
mRNA
rRNA
tRNA
전사의 특징
전사과정에는 DNA 주형,NTP(nucleoside triphosphate)RNA 중합효소및 효소의 보조인자로 Mg2+이 요구된다.
RNA전사는DNA복제와같이신생가닥을기준으로5에서3방향(5'
으로 진행된다.
DNA 복제는주형에 있는모든뉴클레오타이드에대해상보적으로 합성되지만, 전사는 DNA의 일부분인 유전자(gene)에 대해서만 일어난다.
DNA두기닥중일반적으로한가닥만이주형(template)으로사용되며. 주형과 상보적이고역평행인RNA가 합성된다.
전사된 mRNA는 5'비번역부위(5'untranslated region, 5'UTR) 암호화 서열 3비번역부위(3 UTR)을 포함한다.
RNA전사체는T대신 U를갖는것을제외하고는DNA비주형가닥과방향성 및 염기서열이동일하다
따라서 유전자의 염기서열을 표기할 때, 종종 2개 가닥중하나의 가닥만을 표시하는데 이는 비주형 가닥이다.
RNA 전사에는 프라이머(primer)가 요구되지 않는다.
RNA 중합효소는프로모터에결합하여전사를시작한다.
프로모터(promoter)
·원핵과 진핵세포 모두에서 RNA 중합효소가 인식결합하여전사를개시하는DNA부위
·프로모터는 전사 개시점(iniiator,+1)을 포함하며 보통전사 개시점에서 상류(upstream)로 수 십 뉴클레오타이드를 포함한다.
·프로모터는DNA두가닥중에서어느가닥이 주형으로이용될지를 결정한다
·진핵세포의 유전자는일반적으로각각하나의프로모터를가진 반면원핵세포와바이러스는종종여러개의 유전자가하나의 프로모터를 공유한다.
전사기구가 주형의3에서 5쪽으로이동하면서 합성되는RNA는점점길어진다.
유전자의가장 아래쪽으로전사기구가이동하면 가장 긴 RNA가 만들어진다
합성된 RNA는중합되자마자DNA에서 즉시방출되므로많은RNA중합효소가같은유전자에대해 많은RNA를동시에 전사할 수있다.
전사는선택적인과정이므로개별 유전자들은그들산물이필요할 때만 전사된다.
RNA 중합소(DNA dependent RNA polymerase)의 특징DNA 중합효소와 달리 primer를 필요로 하지 않는다.
교정판독(proofreading) 기능을 지니지 않거나 또는 교정판독기능을 가지더라도 매우 활성이 낮으므로 전사오류104\105 염기 당 하나정도의 비율로발생한다.
하지만 많은수의RNA 복사본이 만들어지고RNA의 수명이 비교적짧기때문에 이오류는 개체의 유전체에 남아 다음 세대로전달되는 DNA의 돌연변이만큼 해롭지 않다.
NTP를기질로사용하고방출된pyrophosphate(PPi)가2개의자유인산기로분리될때 생성되는에너지를이용하여중합반응을 촉매한다.
DNA중합효소처럼RNA중합효소도뉴클레오타이드를3'-OH에 첨가하므로 전사방향은 DNA 복제방향과 동일하게5'
3'방향으로진행된다.
전사의 특징: 명칭
명칭
주형가닥
template, antisense, (−), noncoding strand
비주형가닥
nontemplate, sense, (+), coding strand