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유전정보를 실행하는 것은 단백질이다. 아미노산이라는 재료를 쌓아 이 단백질을 만드는데 그 생산공장은 핵의 외부 즉, 세포질에 있는 리보좀이라는
입자모양의 세포소기관이다. 그렇다면 핵 안의 정보를 세포질까지 전달하는 배달부가 있어야 한다. 그리고 재료인 아미노산을 날라다 주는 운송 담당도
필요하다. 이러한 역할을 담당하는 것이 RNA(리보핵산)이다. 리보핵산이라고도 하는 RNA 역시 DNA와 마찬가지로 핵산이다.
핵산의 단위물질인 뉴클레오티드가 DNA와는 다르게 염기, 리보오스, 인산으로 결합되어 있는 물질이다. RNA를 구성하는 뉴클레오티드의 4가지
염기는 아데닌(A) ·구아닌(G) ·시토신(C) ·우라실(U) 로써 DNA가 가진 T 대신 U을 가지고 있다고 생각하면 된다. DNA가 두 개의
사슬로 된 것과는 달리 아래 그림과 같이 RNA는 한 개의 사슬이다.
[그림 출처]jurio.new21.org
따라서 RNA의 뉴클레오티드에도 A, G, C 또는 U를 가진 네
가지의 뉴클레오티드가 있게 된다. DNA가 단백질을 만드는 정보를 암호로 가지고 있고, RNA는 그런 DNA를 돕는 일을 하고 있다. DNA의
심부름꾼이라 할 수 있는 것이다. 하지만 암호를 가지고 있고 그 암호로 단백질 제조 명령을 내리는 건 DNA지만, 그 명령을 받아 단백질을
만들어 내는 건 RNA의 역할이다. 단백질을 만드는 일에 관여하는 RNA에는 분자 구조와 생물학적 기능에 따라 세 가지 종류로 구분할 수
있다.
RNA에는 전령 RNA(messenger RNA, mRNA), 운반 RNA(transport RNA, tRNA) 및 리보좀
RNA(ribosome RNA, rRNA)라는 3종류가 있다. mRNA는 이름 그대로 DNA의 정보를 세포질까지 전달하는 것이 임무이다.
tRNA에는 아미노산을 리보좀으로 운반하고 아미노산을 연결하여 단백질로 만드는 작용을 한다. rRNA는 단백질과 협력하여 리보좀을 만든다.
DNA의 정보를 청사진으로 인화해 mRNA를 완성시키는 것을 전사(transcription)라고 하는데, 이 때는 RNA
폴리머레이스(polymerase)라는 효소가 활약한다. 전사된 mRNA는 즉시 핵공을 빠져나가 핵 밖으로 나간다. 목표는 리보좀이다.
mRNA라는 실에는 두 개의 구슬모양으로 된 여러 개의 리보좀이 매달려 있다. 이 리보좀에는 아미노산이라는 선물을 갖고 있는 tRNA가
들어온다.
mRNA에 있는 3개의 염기로 구성된 배열을 코돈(codon) 이라고 한다. 한편, 복잡한 클로버 같은 모양의 tRNA의
일부에는 mRNA의 코돈에 대응하는 3개의 염기가 있다. 이것도 상보적인 염기 배열로서 mRNA의 AAA라는 코돈에 대하여는 tRNA의
UUU라는 염기 배열만이 대응한다. 이것을 안티코돈(anticodon)이라고 한다. tRNA는 아미노산을 선물로 갖고 온다. 선물도 마음대로
가져오는 것은 아니다. 예를 들면, 안티코돈이 AGA라면 세린(serine)이라는 아미노산을 가져온다. 이것은 안티코돈에 대응하는 코돈으로
결정된 아마노산이다. 즉, mRNA라는 청사진에 기억된 코돈이 아미노산을 결정하는 것이다. 이렇게 해서 mRNA가 가져온 정보를 아미노산으로
치환하는 과정을 번역(translation)이라고 한다.
mRNA라는 실에는 염주알 같은 리보좀이 연결되어 있다. 거기에 tRNA가
아미노산을 가지고 온다. 그 아미노산이 잇달아 결합하여 단백질이 완성되는 것이다. 이것이 DNA의 정보에서 출발한 '유전자의 발현'이라는
현상이다. 그러나 유전자에 늘어선 염기 배열 전부가 정보로서 전해지는 것은 아니다. 그리고 DNA의 정보를 mRNA에 전사를 시작할지 여부를
조절하는 역할을 하는 부분도 있다. 제어 영역이라고 하는 부분으로 여기에 프로모터(romotor)라는 구조가 있다. 여기에 전사를 돕는 효소가
달라붙어 두 가닥의 DNA사슬을 끊어 내고 전사가 시작된다. 제어 영역에서 시작하여 전사가 시작되어 종료되기까지 일련의 염기배열을 하나의
유전자라고 간주할 수가 있다.
제어 영역에 대하여 mRNA에 전사되어 유전자가 발현하는 부분을 코드 영역이라고 부른다. DNA에 있는
유전자가 발현되기 위해서는 편집의 과정을 거쳐야 한다. 앞에서 이야기한 것처럼 DNA의 정보는 먼저 RNA로 전사된다. DNA가 전사되어 막
만들어진 mRNA는 미완성된 미숙한 것이다. DNA의 내용을 그대로 복사한 RNA에서 불필요한 인트론 부분을 없애고 엑손들만을 연결하여
mRNA를 만든다. 이 과정을 스플라이싱이라고 부르기도 한다. 그리고 mRNA가 세포질로 나아가서 리보좀이라는 단백질 합성기구에서 아미노산들을
일렬로 합성한다. 그런데 어떻게 mRNA의 정보가 아미노산이라는 정보로 번역되는 것일까? 여기서 유전암호가 등장한다.
DNA와
RNA의 차이점을 정리하자면 아래와 같다.
① DNA와 RNA를 구성하고 있는 5탄당에이 다르다. RNA인 경우 리보오스라는 5탄
당이, DNA경우에는 디옥시리보오스라는 5탄당이 염기에 연결되어 있다. 리보오스의 결합은 화학적으로 매우 불안정하며 물속에서 가수분해를 잘
일으킨다. 그러므로 RNA는 DNA에 비하여 안정성이 많이 결여되어 있다.
② RNA에는 티민(T)대신 우라실(U)이 염기로 이용되고
있다.
③ DNA경우에는 핵산이 쌍가닥으로 존재하여 이중나선 구조를 이루고 있으나, RNA는 핵산이 외가닥으로 존재하고 있다.
④
DNA에는 intron부분이 있으나 RNA에는 intron부분이 없다.
[참고 자료] 국민일보와 한국일보 기사, 3일만에 읽는
유전자,newton 2001년 1월호, 야후 백과사전. jurio.new21.org, www.ilovedna.co.kr
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