저자서문 = xxv 역자서문 = xxix CHAPTER 1 분자생물학 서론 = 1 1.1. 지성적 토대 = 2 1860년대에 수행된 두 연구는 분자생물학 발전에 지성적 토대를 제공하였다 = 2 1.2. 한 유전자-한 폴리펩티드 가설 = 4 하나의 유전자는 하나의 폴리펩티드를 합성하는 데 필요한 유전정보를 함유한다 = 4 1.3. 핵산의 개요 = 5 DNA는 deoxyribose 당을, RNA는 ribose 당을 함유한다 = 5 Nucleoside는 purine 또는 pyrimidine 염기가 당에 결합한 구조로 이루어져있다 = 6 뉴클레오티드는 nucleoside의 당에 인산이 결합한 구조로 이루어져 있다 = 7 DNA는 다수의 deoxyribonucleotide가 길게 연결된 직선 사슬이다 = 8 1.4. DNA : 유전물질 = 11 형질전환 실험을 통해 DNA가 유전물질이라는 사실이 밝혀졌다 = 11 여러 분석화학적 실험 역시 DNA가 유전물질이라는 가설을 지지하였다 = 14 1.5. Watson-Crick 모델 = 15 Rosalind Franklin과 Maurice Wilkins는 길게 뻗은 DNA 섬유의 X-선 회절 사진을 얻었다 = 15 James Watson과 Francis Crick은 DNA의 구조가 이중나선이라고 제안하였다 = 16 1.6. 중심개념(Central dogma) = 19 Central dogma는 분자생물학의 이론적 뼈대이다 = 19 1.7. DNA 재조합 기술의 소개 = 20 DNA 재조합 기술은 복잡한 생물체계의 연구를 가능하게 한다 = 20 분자생물학에 대한 수많은 정보는 인터넷에서 얻을 수 있다 = 22 질문과 문제 = 22 권장 논문 = 23 CHAPTER 2 단백질 구조와 기능 = 24 2.1. α-아미노산(α-amino acids) = 25 α-아미노산은 중심 탄소 원자에 아미노기와 카르복실기가 붙어 있다 = 25 아미노산은 세 글자와 한 글자 약어로 나타낸다 = 28 2.2. 펩티드 결합(petide bond) = 29 α-아미노산은 펩티드 결합으로 연결된다 = 29 펩티드 사슬은 방향성을 가진다 = 30 2.3. 단백질 정체(purification) = 31 크로마토그래피(chromatography)에 의해 혼합된 단백질을 분획할 수 있다 = 31 단백질과 전하를 띤 생체의 중합체(polymer)는 전기장에서 이동한다 = 35 2.4. 단백질의 1차 구조(primary structure) = 36 정제된 단백질의 아미노산 서열 또는 1차 구조를 결정할 수 있다 = 36 폴리펩티드 서열을 핵산의 서열로부터 알아낼 수 있다 = 39 BLAST 프로그램을 이용하여 새로운 폴리펩티드 서열을 자료은행(data bank)에 저장된 모든 서열과 비교할 수 있다 = 41 2.5. 단백질 구조에 대한 서론 = 41 단순히 하나의 폴리펩티드 사슬로 된 단백질은 1차, 2차, 3차 구조를 가지는 반면, 2개 이상의 사슬로 구성된 단백질은 4차 구조를 가진다 = 41 2.6. 약한 비공유성 결합들 = 43 폴리펩티드 접힘 양상은 약한 비공유성 결합에 의해 결정된다 = 43 2.7. 단백질의 2차 구조(secondary structure) = 46 α-나선 구조는 수소 결합에 의해 안정화된 밀집된 구조이다 = 46 β-구조(conformation) 또한 수소 결합으로 안정화된다 = 49 고리(loop)와 회전(turn)은 폴리펩티드의 다른 부위를 연결하여 폴리펩티드 사슬 자체가 접힐 수 있도록 해 준다 = 49 많은 단백질에서 초2차 구조(supersecondary), 또는 접힘 모티프라 불리는 2차 구조의 조합들이 나타난다 = 50 아직 절대적으로 확실하게 2차 구조를 예측해 낼 수는 없다 = 50 2.8. 단백질 3차 구조(tertiary structure) = 50 X-선 결정학 연구로 많은 단백질의 3차원적인 구조가 밝혀졌다 = 50 본질적으로 무질서한 단백질은 생리적인 환경에서 질서있는 구조를 갖추지 못한다 = 53 폴리펩티드 1차 구조는 폴리펩티드 3차 구조를 결정한다 = 53 분자 샤페론(chaperone)은 세포 내에서 단백이 접히는 것을 돕는다 = 56 2.9. 미오글로빈, 헤모글로빈 그리고 4차 구조(quaternary structure)의 개념 = 56 미오글로빈과 헤모글로빈의 구조적인 차이는 미오글로빈과 헤모글로빈의 기능적인 차이를 설명해 준다 = 56 헤모글로빈 소단위체 들은 협동적으로 산소에 결합한다 = 60 2.10. 면역글로불린 G(lgG)와 도메인 개념 = 63 큰 폴리펩티드는 도메인이라 불리는 구형 단위로 접힌다 = 63 2.11. 효소 = 65 효소들은 화학반응을 촉매하는 단백질이다 = 65 효소 활성을 측정하기 위해 분자생물학자들은 비색분석법(colorimetric)과 방사성(radioactive) 측정법을 자주 이용한다 = 65 효소는 활성 에너지를 낮추지만 평형 위치에 영향을 미치지는 않는다 = 67 모든 효소반응은 효소-기질 복합체를 통해 시작한다 = 68 많은 효소의 ES 복합체에 대한 분자수준의 상세한 정보가 알려지고 있다 = 71 조절성 효소는 생화학적 경로에서 개입단계(committed step)를 조절한다 = 72 조절성 효소는 S자형 반응속도 곡선을 보이고, 알로스테릭 효과물질에 의해 촉진되거나 억제된다 = 73 BOX 2.1 실험실에서 : 단백질 정제 전략 = 33 BOX 2.2 임상에의 응용 : 낫형 적혈구 빈혈증(Sickle Cell Anemia) = 52 BOX 2.3 임상에의 응용 : 2,3-bisphosphoglycerate의 임상적 중요성 = 61 BOX 2.4 실험실에서 : 방사성 추적자(radioactive tracers) = 67 질문과 문제 = 74 권장 논문 = 77 CHAPTER 3 핵산의 구조 = 80 3.1. DNA 크기와 연약성 = 81 대부분의 진핵 DNA는 정해진 세포핵 안에 위치하고, 박테리아와 고세균의 DNA는 세포질에 위치한다 = 81 DNA 분자는 크기와 염기 구성이 다양하다 = 81 DNA 분자는 연약하다 = 82 3.2. DNA의 큰 홈(major groove)과 작은 홈(minor groove)의 인식 패턴 = 82 효소들은 큰 홈과 작은 홈의 모서리에 있는 특정한 패턴을 인식할 수 있다 = 82 3.3. DNA 휨 = 83 몇몇의 염기 서열은 DNA를 휘게 한다 = 83 3.4. DNA 변성과 복원 = 84 DNA는 변성될 수 있다 = 84 수소 결합은 이중 DNA 가닥을 안정화시칸다 = 86 염기 중첩 또한 이중가닥 DNA를 안정화시킨다 = 87 이온의 세기가 DNA의 구조에 영향을 준다 = 87 DNA 구조는 동적인 상태에 있다 = 87 알칼리는 포스포디에스터 결합을 파괴시키지 않고 DNA를 변성시킨다 = 88 상보적인 단일가닥들은 붙어서 이중가닥 DNA를 형성할 수 있다 = 88 3.5. 풀기효소(Helicases) = 89 풀기효소는 DNA를 풀기 위하여 뉴클레오시드 3인산의 에너지를 이용하는 원동기 단백질이다 = 89 3.6. 단일가닥 DNA 결합단백질 = 90 단일가닥 DNA 결합단백질은 단일가닥 DNA를 안정화시킨다 = 90 3.7. 위상이성체(topoisomer) = 90 DNA는 원형의 분자로 존재 가능하다 = 90 박테리아 DNA는 주로 공유 결합으로 닫혀 있는 원형 이중가닥 DNA 분자로 존재한다 = 91 플라스미드(plasmid) DNA 분자는 생체 외에서 공유 결합으로 닫힌 원형의 이중가닥 DNA의 특성을 연구하기 위해 사용된다 = 92 공유 결합으로 닫힌, 원형의 이중가닥 DNA 분자는 종종 초나선구조를 갖는다 = 92 3.8. 회전효소(Topoisomerases) = 97 DNA 회전효소는 하나의 위상이성체에서 다른 것으로의 전환을 촉매한다 = 97 3.9. 비 B-DNA의 형태 = 98 A-DNA는 깊은 큰 홈과 매우 얕은 작은 홈을 가진 우회전(right-handed) 이중나선구조이다 = 98 Z-DNA는 좌회전 형태를 가진다 = 100 몇몇 다른 종류의 비 B-DNA 구조가 자연에 존재한다 = 102 3.10. RNA 구조 = 104 RNA는 세포 내에서 다양한 기능을 한다 = 104 RNA 2차 구조는 Watson-Crick 염기쌍에 의해 설명된다 = 104 RNA 3차 구조는 2개 또는 그 이상의 2차 구조 요소 사이의 상호작용에 의해 안정화된다 = 105 3.11. RNA 세계의 가설 = 105 지구의 초기 형태의 생물은 유전 물질과 생명을 유지하는 데 필요한 생물학적 촉매로 RNA를 사용했을 것이다 = 105 BOX 3.1 임상에의 응용 : 플라스미드와 질병 = 93 BOX 3.2 자세히 보기 : 고리 수(Linking Number) = 95 질문과 문제 = 107 권장 논문 = 108 CHAPTER 4 분자생물학 기술 = 112 4.1. 핵산의 분리 = 113 DNA 분리 방법은 해당 유기체에 적합하게 조절되어야 한다 = 113 RNA는 분리하는 동안 분해되는 것을 막기 위해 많은 주의를 해야 한다 = 114 4.2. 거대분자 연구에 이용되는 물리적 기술들 = 115 거대분자 연구에 다양한 물리적 기술이 이용된다 = 115 전자현미경을 통하여 핵산과 핵단백질 복합체를 관찰할 수 있다 = 115 원심분리는 거대분자를 분리할 수 있으며, 거대분자의 크기와 형태에 대한 정보를 얻을 수 있다 = 117 겔 전기영동은 전기적 영역에서 이동 속도 차이로 핵산을 분리한다 = 119 SDS-PAGE는 폴리펩티드의 분자량을 결정하는 데 이용될 수 있다 = 120 4.3. DNA를 다루는 데 사용되는 효소기술 = 122 핵산분해효소는 DNA 연구에서 유용한 도구이다 = 122 핵산 내부 분해효소는 DNA의 특정한 뉴클레오티드 서열을 절단한다 = 123 제한효소는 DNA 분자의 제한효소지도 작성에 이용될 수 있다 = 125 DNA 절편은 플라스미드 DNA 벡터에 삽입될 수 있다 = 128 Southern 블랏 방법은 특정 DNA 절편을 탐지하는 데 이용된다 = 130 노던과 웨스턴 블랏팅은 각각 특정 RNA와 폴리펩티드를 탐지하는 데 사용된다 = 132 DNA 중합효소 Ⅰ은 주형-개시체를 요구한다 = 132 DNA 중합효소 Ⅰ은 3''→5''와 5''→3'' 방향성을 모두 지니는 핵산말단가수분해효소를 가지고 있다 = 133 DNA 중합효소 Ⅰ은 Nick translation(DNA의)을 촉진할 수 있다 = 136 중합효소 연쇄반응(PCR)은 DNA를 증폭하는 데 사용된다 = 137 특정위치 돌연변이 제조 방법으로 유전자 내에 특정 염기를 변화시킬 수 있다 = 138 DNA 염기서열을 분석하기 위한 사슬종격법은 DNA 합성을 종료하는 다이디옥시뉴클레오티드를 사용한다 = 139 DNA 서열은 제한효소로부터 얻은 정보를 사용하여 이어 붙일 수 있다 = 140 산탄총식 서열분석법은 길이가 긴 DNA 분자의 서열을 분석하는 데 사용된다 = 141 차세대 DNA 염기서열분석 기술이 현재 전체유전체 산탄총식 서열분석에 사용되고 있다 = 142 인간 유전체 염기서열은 상당한 새로운 정보를 제공한다 = 142 BOX 4.1 실험실에서 : 전기영동과 DNA 위상이성체의 분리 = 121 BOX 4.2 실험실에서 : 모세관 전기영동 = 122 BOX 4.3 실험실에서 : 차세대DNA 염기서열분석 = 143 질문과 문제 = 146 권장 논문 = 148 CHAPTER 5 염색체 구조 = 151 5.1. 세균의 염색질(chromatin) = 153 박테리아 DNA는 핵양체 안에 있다 = 153 5.2. 진핵세포의 염색질 = 155 진팩세포의 염색질은 세포 주기의 특정 단계에서 광학현미경으로 관찰가능하다 = 155 5.3. 유사분열(Mitosis) = 155 동물세포의 생활주기는 간기와 유사분열을 교대로 이루어진다 = 155 유사분열은 세포분열 후 염색체 수를 유지하게 한다 = 156 5.4. 감수분열(Meiosis) = 157 감수분열은 염색체 수를 반으로 줄인다 = 157 5.5. 핵형 = 162 염색체 부위들은 전통적인 명명법에 따라 특정되어진다 = 162 핵 형은 쌍으로 배열되고 크게 의해 분류된 개별 세포의 중기 염색체를 보여준다 = 162 제자리 형광 잡종화 염색법(FISH)은 염색체에 관한 많은 정보를 제공한다 = 163 5.6. 뉴클레오솜 = 166 다섯 가지 주요 히스톤 단백질이 진핵세포의 염색질에서 DNA와 결합한다 = 166 염색질 구조형성의 첫 단계는 뉴클레오솜이다 = 167 X-선 결정학은 뉴클레오솜 핵심 입자들의 원자 구조를 보여준다 = 168 H1과 핵심 입자 사이의 상호작용 특성은 정확히 알려져 있지 않다 = 170 염색질 내에서 뉴클레오솜 배열은 알려져 있지 않다 = 171 Condensin과 topoisomerase Ⅱ는 응축된 염색체를 안정화시칸다 = 172 골격 모델은 고차 구조의 염색질 구조를 설명해 준다 = 172 5.7. 중심절 = 172 중심절은 미세소관이 부착되는 장소이다 = 172 5.8. 텔로미어(말달절) = 174 염색체 양 끝에 있는 텔로미어는 염색체의 안정성에 필요하다 = 174 BOX 5.1 임상에의 응용 : 핵형과 진단 = 164 질문과 문제 = 179 권장 논문 = 180 CHAPTER 6 분자생물학에서의 유전학적 분석 = 185 6.1. 초파리(Drosophila melanogaster) = 187 기초적인 많은 유전학적 원리들이 보통 초파리를 연구함으로써 밝혀졌다 = 187 6.2. 대장균(Escherichia coli) = 189 대장균은 그람-음성 세균이다 = 189 세균은 액체 또는 고체배지에서 배양할 수 있다 = 190 영양요구주(auxotroph)를 발견하기 위해 평판(plating) 방법을 사용할 수 있다 = 193 세균의 유전학에서는 특정한 표기법, 관습, 전문용어가 사용된다 = 194 변형된 유전자를 가진 세포를 돌연변이체(mutant)라고 한다 = 195 어떤 돌연변이체는 모든 조건에서 돌연변이 표현형을 나타내지만, 다른 돌연변이는 특정 조건 하에서만 나타낸다 = 196 돌연변이(mutation)는 DNA의 변화에 근거하여 분류될 수 있다 = 196 분자생물학에서 돌연변이체는 다양하게 이용된다 = 197 하나의 표현형에 관여하는 유전자의 수를 결정하기 위해 상보성(complementation)이라는 유전적 테스트를 이용할 수 있다 = 199 대장균은 접합(conjugation)을 통해 유전정보를 교환할 수 있다 = 201 F 플라스미드는 세균의 염색체에 삽입될 수 있고 수용체 세포로 염색체를 옮길 수도 있다 = 204 세균의 교배 실험은 대장균의 유전자 지도를 작성하는 데 사용되었다 = 206 F'' 플라스미드는 세균의 염색체 일부를 포함하고 있다 = 209 플라스미드 복제를 조절하는 기능들은 기본 복제 단위라 불리는 부위에 몰려 있다 = 210 6.3. 출아효모(Saccharomyces cerevisiae) = 211 효모는 단세포 진핵생물이다 = 211 효모의 유전학에서는 특정한 표기법, 관습, 전문용어를 사용한다 = 213 효모세포의 생활사에는 반수체와 2배체 단계가 존재한다 = 213 6.4. 인류 유전학을 연구하기 위한 새로운 도구들 = 214 다른 사람들은 동일한 DNA 부위에서 DNA 서열의 다양성을 보일 수 있다 = 214 제한효소 절편 길이 다형성은 인간 그리고 다른 생명체의 유전적 분석을 용이하게 한다 = 216 체세포 유전학은 고등생물의 유전자 지도를 작성하는 데 이용된다 = 219 BOX 6.1 자세히 보기 : 교배에 필요한 플라스미드의 기능들 = 204 BOX 6.2 실험실에서 : DNA 지문 = 218 질문과 문제 = 219 권장 논문 = 220 CHAPTER 7 바이러스 분자생물학 = 223 7.1. 박테리오파지(bacteriophage) 개요 = 225 박테리오파지는 한 때 박테리아 질병에 대한 치료제로 개발될 가능성을 가진 것으로 생각되어 관심을 끌었다 = 225 "파지 그룹"으로 불리는 과학자들은 파지 모델을 이용하여 유전자의 구조와 기능에 관한 근원적 해답을 모색한 선구자들이었다 = 226 파지의 크기와 형태는 다양하다 = 227 파지는 용균성(lytic), 용원성(lysogenic) 및 만성(chronic) 생활주기를 갖는다 = 228 파지는 박테리아 배양 평판(lawn)에 플라크(plaque)를 형성한다 = 228 7.2. 독성(virulent) 박테리오파지 = 230 T-even 파지는 꼬리에 있으며 DNA를 박테리아에 주입시킨다 = 230 T7 파지 DNA는 박테리아와 파자의 RNA 중합효소의 도움으로 세포 안으로 들어간다 = 234 대장균 파지ΦX174 DNA는 원형의 단일가닥이다 = 238 어떤 파지들은 단일가닥 RNA를 갖고 있다 = 239 7.3. 온건성(temperate) 파지 = 241 대장균 λ 파지 DNA는 용균성(lytic) 또는 용원성(lysogenic) 주기를 통해 복제할 수 있다 = 241 대장균 파지 P1도 용균성 및 용원성 주기를 통해 복제할 수 있다 = 245 7.4. 만성(chronic) 파지 = 248 만성 파지는 숙주세포를 죽이지 않고 계속해서 파지 입자를 방출하게 만든다 = 248 7.5. 동물 바이러스 = 249 동물 바이러스는 분자생물학의 핵심적 문제 연구의 우수한 모델이 될 수 있다 = 249 폴리오마바이러스(polyomavirus)는 원형 이중가닥 DNA를 갖고 있다 = 250 아데노바이러스(adenovirus) DNA는 끝이 뭉툭한 선형 이중가닥이며 양 끝에 마주 보는 반복서열이 있다 = 252 레트로바이러스(retrovirus)는 역전사효소를 이용하여 RNA 유전체로부터 DNA를 복제한다 = 253 BOX 7.1 자세히 보기 : T-even 파지 조립 = 234 BOX 7.2 실험실에서 : 일반 형질도입 = 246 BOX 7.3 실험실에서 : 파지 M13 클로닝 벡터 = 249 BOX 7.4 실험실에서 : 상보적 DNA(cDNA) 합성 = 259 질문과 문제 = 260 권장 논문 = 261 CHAPTER 8 DNA 복제 = 264 8.1. DNA 복제의 일반적인 특성 = 265 DNA 복제는 반보존적(semiconservative)이다 = 265 세균과 진핵생물의 DNA 복제는 양방향적(bidirectional)으로 일어난다 = 267 3′→5′ 방향으로 성장하는 DNA 사슬은 짧은 절편의 연골로 형성된다 = 269 DNA 연결효소는 인접한 Okazaki 절편을 연결한다 = 272 RNA는 Okazaki 절편의 합성시 프라이머로 작용한다 = 273 8.2. 세균의 DNA 복제 = 273 세균의 DNA 복제기구는 분리되어 그 기능이 시험관 내에서 탐구되었다 = 273 돌연변이 연구는 세균의 DNA 복제에 관여하는 효소들의 중요한 정보를 제공한다 = 275 복제단위(replicon) 모델은 DNA 복제가 시작될 때 개시단백질이 복제서열(replicator)이라 불리는 DNA 서열에 결합해야 한다는 사실을 제안하고 있다 = 275 대장균 염색체의 복제는 oriC 상에서 일어난다 = 276 여러 개의 효소들이 복제 분기점(replication fork)에서 함께 작용한다 = 279 DNA 복제효소 Ⅲ는 세균의 DNA 복제에 요구된다 = 279 DNA 복제효소 Ⅲ 온전체(DNA polymerase Ⅲ holoenzyme)는 세 부분의 특징적인 부속 구조물(subassembly)을 갖고 있다 = 281 핵심중합효소는 5′→3′ 중합효소 활성(polymerase activity)과 3′→5′ 핵산말단분해효소 활성(exonuclease activity)을 갖는 소단위체(subunit)를 각각 갖고 있다 = 283 미끄러짐 꺽쇠(sliding clamp)는 DNA 주위로 고리를 형성하여 나머지 중합효소 온전체가 DNA에 붙게 돕는다 = 285 꺽쇠 운반자(clamp loader)는 DNA 주위로 미끄러짐 꺽쇠를 위치시킨다 = 286 레플리솜(replisome)은 복제 분기점에서 선도가닥과 지체가닥의 DNA 사슬의 합성을 촉매한다 = 286 대장균의 DNA 복제는 2개의 복제 분기점이 말단 지역에서 서로 만날 때 종결되는데, 복제 시작점으로부터 원형 염색체를 따라 180˚에 위치하는 지점이다 = 291 말단이용물질은 Ter 자리에 결합한다 = 291 위성이성체화효소 Ⅳ와 재조합효소는 새로이 합성된 딸염색체를 분리시킨다 = 292 8.3. 진핵세포의 DNA 복제 = 292 SV40 DNA 복제 시스템은 시험관 내의 진핵세포 DNA 복제의 좋은 표본이다 = 292 진핵세포의 복제기구는 긴 선형 이중체들을 복제하기 위해서는 다수의 복제 원점을 갖고 있어야 한다 = 295 진핵세포의 염색체는 많은 복제 원점을 보유한다 = 296 효모의 복제시작점은 자치적으로 복제하는 서열이라 불리우며, DNA 사슬이 개시되는 부위를 결정한다 = 296 Pol δ와 Pol ε은 각각 지체가닥과 선도가닥을 복제하는 효소들이다 = 298 테트라하이메나(Tetrahymena)와 효모의 연구로부터 말달전달효소와 유사한 효소(terminal transferase-like enzyme)가 텔로머라제(telomerase)를 형성하고 있음을 보여주었다 = 300 텔로머라제는 RNA 주형을 사용하여 염색체 말단에 뉴클레오티드 반복서열을 첨가한다 = 303 텔로머라제는 염색체 말단 부위의 복제가 갖는 문제점을 해결하는 기능을 한다 = 305 8.4. 복제는 염색질 합성과 연결되어 있다 = 307 염색질의 해체와 조립은 DNA 복제와 견고하게 연결되어 있다 = 307 BOX 8.1 자세히 보기 : 개시 단계에서의 복제 조절 = 280 BOX 8.2 실험실에서 : 연속진행성(processivity)의 측정 = 282 BOX 8.3 자세히 보기 : 나선풀기효소(helicase)와 프라이머(primer)의 동조 = 288 BOX 8.4 임상에서의 응용 : 노화와 암에 있어서의 텔로머라제 = 304 질문과 문제 = 310 권장 논문 = 311 CHAPTER 9 DNA 손상과 수선 = 317 9.1. 방사선 손상 = 319 자외선이 싸이클로부탄 피리미딘 이합체와(6-4) 광생성물(photoproduct)을 형성시킨다 = 319 X-선과 γ선은 다른 형태의 DNA 손상을 일으킨다 = 321 9.2. 물속에 있어서의 DNA의 불안정성 = 321 DNA는 가수분해 절단 작용에 의해 손상된다 = 321 9.3. 산화적 손상 = 324 활성산소가 DNA를 손상시킨다 = 324 9.4. 단일부가물(Monoadduct) 형성에 의한 알킬화 손상 = 325 알킬화 인자들은 음전하의 중심으로 알킬기를 전이하면서 DNA를 손상시킨다 = 325 많은 환경물질들이 세포내 대사에 의해 변형되어 DNA를 알킬화한다 = 325 9.5. 화학적 가교결합물질 = 327 화학적 가교결합물질들은 DNA 사슬의 분리를 막는다 = 327 9.6. 돌연변이 유발원과 발암물질 탐지 = 331 돌연변이 유발원은 돌연변이체 유전자 활성을 회복할 수 있는 능력에 기초하여 알 수 있다 = 331 9.7. 손상의 직접적인 복원 = 333 광분해효소(photolyase)가 싸이클로부탄 피리미딘 이합체 형성에 의해 야기되는 손상을 복원시킨다 = 333 O 6 O6 -alkylguanine, O⁴-alkylthymine 및 phosphotriesters는 자살 효소(suicide enzyme)에 의해 직접 알킬기를 제거함으로써 복구될 수 있다 = 335 9.8. 염기 절단 수선(Base Excision Repair) = 337 염기 절단 수선 경로는 손상되거나 부적절한 염기를 제거하고 대체한다 = 337 9.9. 뉴클레오티드 절단 수선(Nucleotide Excision Repair) = 340 뉴클레오티드 절단 수선은 손상을 입은 올리고뉴클레오티드를 절단하여 DNA의 부피가 큰 부가물(bulky adducts)을 제거하고 새로운 DNA로 대체하면서 수선한다 = 340 9.10. 불일치 수선(Mismatch Repair) = 345 DNA의 부적당한 짝 수선 시스템은 DNA에 존재하는 불일치, 짧은 삽입 또는 결실을 제거한다 = 345 9.11. SOS 반응과 손상통과(translesion) DNA 합성 = 347 오류-유발성 DNA 중합효소(error-prone DNA polymerase)는 손상통과 DNA 합성을 촉진시킨다 = 347 RecA와 LexA는 대장균의 SOS 반응을 조절한다 = 348 SOS 신호는 DNA 중합효소 Ⅱ, Ⅳ 및 Ⅴ의 합성을 유도한다 = 350 사람의 세포에는 주형에 의존하는 적어도 14개의 다른 DNA 중합효소가 있다 = 352 BOX 9.1 임상에의 응용 : 사슬간 가교제 시스플라틴(Cisplatin)과 소랄렌(Psoralen) = 328 BOX 9.2 임상에의 응용 : 색소성 건피증(Xeroderma pigmentosum) = 343 질문과 문제 = 353 권장 논문 = 354 CHAPTER 10 이중가닥 절단수선과 상동재조합 = 359 10.1. 세균의 복제분기점 붕회 후 일어나는 복제 재개 = 360 세포는 복제분기점 붕괴 후 상동재조합을 사용해 복제를 재개한다 = 360 RecBD 단백질은 절단된 이중가닥의 절단부를 가공하여 단일가닥 3''-OH 꼬리를 형성한다 = 361 RecA는 재조합효소로 가닥 침입을 촉매한다 = 362 RuvAB 단백질 복합체는 대장균에서 가지 이동을 촉매한다 = 363 RuvC가 Holiday 접점을 가진 DNA를 DNA 분기점으로 전환시킨다 = 364 PriA는 복원된 DNA에 DnaB를 결합시켜 복제를 재개한다 = 364 10.2. 체세포분열 재조합 = 364 진핵세포는 세포주기의 늦은 S기 또는 G₂기중 상동재조합을 사용하여 이중가닥 절단을 수선한다 = 364 10.3. 유전자 파괴 = 368 상동재조합은 생쥐에서 유전자 파괴를 만드는데 사용될 수 있다 = 368 10.4. 비상동 말단-연결 = 371 비상동 말단-연결은 상동성이 없는 절단 말단을 연결한다 = 371 10.5. 감수분열 재조합 = 372 감수분열 중 상동재조합은 유전자 변환을 일으킬 수 있다 = 372 감수분열 중 일어나는 상동재조합은 독특한 효소들을 필요로 한다 = 373 질문과 문제 = 376 권장 논문 = 377 CHAPTER 11 전이인자 = 380 11.1. 박테리아의 전이인자(Transposable Elements) = 381 삽입서열 또는 IS 인자는 이동이 가능한 유전인자이다 = 381 복합 전이인자는 하나 혹은 하나 이상의 유전자와 그 양 끝에 위치하는 한 쌍의 IS 인자들로 구성되어 있다 = 382 Tn5와 Tn10 전이인자는 ''자르고 붙이는(cut-and-paste)'' 메커니즘을 통해 전이한다 = 383 Tn3 전이인자는 원래 자리에 복제본을 남기면서 복제 전이를 통해 새로운 자리로 이동한다 = 387 전이인자는 박테리아 연구에 유용한 도구로 사용된다 = 389 11.2. 진핵생물의 전이인자 = 391 진핵생물의 일부 전이인자는 DNA 만을 이용하여 전이하며, 다른 전이인자들은 RAN 단계를 거쳐 전이 한다 = 391 진핵생물의 "hAT" 이동인자들은 DNA 만을 이용한 자르고-붙이는 전이 메커니즘을 통해 이동한다 = 392 항체 및 T-세포 수용체의 유전자는 Hermes 서열의 전이 메커니즘과 유사한 방법으로 형성된다 = 392 물고기에서 오랫동안 휴면상태이던 ''잠자던 미녀(sleeping beauty)''라 불리는 전이인자는 DNA 재조합 기술에 의해 그 활성이 완전히 복구되었다 = 396 RNA 중간체를 이용하여 cDNA로 변환된 LTR 역행전이인자(LTR retrotransposon)는 자르고-붙이는 메커니즘을 통해 유전체에 통합된다 = 397 비-LTR 역행전이인자들은 표적-이용 역전사 메커니즘을 이용하여 이동한다 = 398 Alu는 인간 유전체에서 가장 흔한 SINE이다 = 401 역행전이인자의 존재가 세포에게 이득이 되는지, 그리고 된다면 그것이 무엇인지에 대해 상당한 논란이 있다 = 401 BOX 11.1 실험실에서 : 리포터 유전자 = 391 BOX 11.2 자세히 보기 : Barbara McClintock과 "점프 유전자"의 발견 = 393 질문과 문제 = 402 권장 논문 = 403 CHAPTER 12 박테리아의 전사와 조절 = 406 12.1. 세균 중합효소의 촉매화 반응에 대한 서론 = 407 RNA 중합효소는 DNA 주형과 네 가지 뉴클레오시트 3인산을 이용하여 RNA를 합성한다 = 407 세균 RNA 중합효소는 다양한 구성단위로 이루어진 거대 단백질 복합체이다 = 410 12.2. 개시단계 = 412 세균 RNA 중합효소의 완전효소는 핵심효소와 σ 인자로 구성되었다 = 412 정확하고 효율적인 전사가 일어나기 위해서 하나의 전사단위는 촉진서열이라고 불리는 개시 신호를 가지고 있어야만 한다 = 413 활성을 갖는 σ 7 0 σ70 촉진서열은 -10, -35 상자를 갖는다 = 416 유전학적, 생화학적 연구는 세균 촉진서열에 대한 정보를 제공한다 = 418 Footprinting 기법을 통하여 σ 7 0 σ70 -RNA 중합효소 완전효소는 촉진서열의 DNA에 결합하여 닫힌 복합체와 열린 복합체를 형성함을 알 수 있다 = 418 세균 RNA 중합효소의 결정구조는 이 효소가 어떻게 구성되어 있는지, 어떻게 작용하는지에 대한 정보를 제공한다 = 420 σ 7 0 σ70 군의 구성원들은 4개의 보존된 domain을 갖는다 = 424 σ 7 0 σ70 RNA 중합효소 완전효소는 촉진서열에서 빠져 나오기 전에 여러 단계의 미완성된 개시를 겪는다 = 425 전사개시 동안 RNA 중합효소는 DNA를 헝클어 뜨린다 = 425 12.3. 전사 신장 복합체 = 427 전사 신장 복합체는 매우 지속적으로 진행하는 분자 모터이다 = 427 일시멈춤은 전체적인 전사 신장률에 영향을 미친다 = 432 RNA 중합효소는 잘못 끼어든 뉴클레오티드를 감지하고 제거할 수 있다 = 432 12.4. 전사 종결 = 432 대장균의 전사 장치는 RNA 가닥에 존재하는 내재적 종결하 혹은 Rho 의존적 종결자에 오면 떨어져 나간다 = 432 12.5. Messenger RNA = 434 세균의 mRNA는 단일 cistron이거나 polycistron일 수 있다 = 434 세균의 mRNA는 세균의 다른 RNA와 비교해서 대체로 짧은 수명을 가지고 있다 = 435 mRNA 합성 속도를 조절함으로써 유전 정보의 흐름을 조절할 수 있다 = 436 mRNA 합성은 음성 조절과 양성 조절에 의해서 조절된다 = 436 12.6. 젓당 오페론(Lactose Operon) = 437 대장균의 유전자인 lacZ, lacY와 lacA는 β-galactosidanse, lactose permease, β-galactoside transacetylase를 각각 암호화한다 = 437 Lac 구조 유전자는 조절된다 = 438 유전학적 연구는 lac mRNA의 조절에 관한 정보를 제공한다 = 439 오페론 모형은 latose 시스템의 조절을 설명한다 = 440 Allolactose가 lactose 오페론의 진정한 유도물질이다 = 442 Lac 억제자는 lac 작동자와 시험관 내에서 결합한다 = 443 lac 오페론은 3개의 lac 작동자를 가지고 있다 = 444 Lac 억제자는 2량체의 2량체로서 각각의 2량체는 하나의 lac 작동자 염기서열과 결합한다 = 445 12.7. 이화물질 억제 = 448 대장균은 lactose보다 포도당을 우선적으로 이용한다 = 448 cAMP receptor 단백질은 양성 조절자 혹은 활성자를 형성하기 위해 3'',5''-cyclic adenylate와 결합한다 = 449 cAMP-CRP 복합체는 lac 촉진서열의 상류에 있는 활성체 부위(AS)에 결합하여 lac 오페론 전사를 활성화시킨다 = 450 포도당은 cAMP 조절과 유도자 배제 매커니즘을 통해 이화물질 억제를 유도한다 = 451 cAMPㆍCRP는 100개 이상의 오페론을 활성화시킨다 = 453 12.8. Tryptophan 오페론 = 453 Tryptophan(trp) 오페론은 전사의 개시, 신장 그리고 종결 단계에서 조절된다 = 453 Box 12.1 자세히 보기 : 대체 시그마(σ) 인자 = 414 Box 12.2 임상에의 응용 : Rifamycin = 422 Box 12.3 자세히 보기 : RNA 중합효소의 이동 = 430 질문과 문제 = 458 권장 논문 = 460 CHAPTER 13 진핵세포의 전사 = 466 13.1. 진핵세포의 핵내 RNA 중합효소들에 대한 소개 = 468 진핵세포의 핵은 3종류의 RAN 중합효소를 가지고 있다 = 468 RNA 중합효소 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ은 억제제에 대한 감도에 의해 구별될 수 있다 = 470 각각의 핵 RNA 중합효소는 자기 고유의 소단위체들을 가지고 있을 뿐만 아니라 다른 하나 또는 두 종류의 핵 중합효소들과 공통적인 소단위체들을 가지고 있다 = 471 13.2. RNA 중합효소 Ⅱ의 구조 = 472 효모 RNA 중합효소 Ⅱ의 결정 구조는 효소가 어떻게 작용하는지를 설명하는 데 도움이 된다 = 472 전사 버블과 RNA 생성물과 결합하는 효모 RNA 중합효소 Ⅱ의 12개 소단위체 전체 결정 구조가 밝혀졌다 = 474 핵 RNA 중합효소는 합성 능력에 한계가 있다 = 474 13.3. 단백질 암호화 유전자들의 핵심 프로모터(core promoter) = 476 단백질 코딩 유전자들의 핵심 프로모터는 전사개시 부위 40 bp 업스트림에서부터 전사개시 부위 40 bp 다운 스트림까지 펼쳐져 있다 = 476 13.4. 일반적 전사인자(factor) : 기초 전사(Basal Transcription) = 478 RNA 중합효소 Ⅱ는 특정 전사개시 부위로부터 naked DNA를 전사하기 위하여 일반적인 전사인자의 도움을 필요로 한다 = 478 다른 일반 전사인자들이 핵심 프로모터에 결합하기 전에 먼저 TFIID 또는 TBP 소단위체가 TATA 핵심 프로모터에 결합해야 한다 = 480 일반 전사인자들과 RNA 중합효소는 프로모터에서 서로 상호작용하여 전사개시전 복합체(preinitiation complex)를 형성한다 = 482 13.5. 전사의 신장 = 486 가장 큰 RAN 중합효소 소단위체의 C-말단 도메인은 사슬 신장이 진행되기 위하여 인산화되어야 한다 = 86 다양한 전사 신장 인자들(transcription elongation factors)이 전사 신장 중의 일시적 정지(pausing)를 해결해 준다 = 487 전사 신장 인자 TFIIS는 전사 중지된 RNA 중합효소 Ⅱ를 재활성화한다 = 487 13.6. 조절 프로모터, 인핸서와 침묵자 = 488 연결자-스캐닝 돌여변이 유발(linker-scanning mutagenesis)을 통해 핵심 프로모터의 바로 상부에 있는 조절 프로모터의 존재를 드러낸다 = 488 인핸서는 전사를 촉진시키고 침묵자 전사를 중지시킨다 = 490 상부 활성 서열은 효모의 유전자를 조절한다 = 491 13.7. 단백질-암호 유전자(protein-coding gene)의 전사 활성화 인자 단백질에 대한 소개 = 492 전사 활성인자 단백질은 전사기구를 불러 모으는 것을 돕는다 = 492 조합 과정(combinatorial process)은 유전자의 활성을 결정한다 = 493 DNA 친화성 크로마토그래피는 전사 활성인자 단백질들을 정제하는 데 사용될 수 있다 = 494 전사 활성화 인자 단백질의 유전자 전사 촉진 능력은 트랜스펙션 분석을 통해 결정할 수 있다 = 495 13.8. 전사 활성화 단백질에 존재하는 DNA-결합 도메인들 = 496 전사 활성화 인자 단백질들은 DNA-결합 도메인의 구조에 따라 분류한다 = 496 13.9. 전사 활성화 인자 단백질의 활성화 도메인 = 511 활성화 도메인은 본질적으로 구조가 없다 = 511 Gal4는 DNA 결합 도메인, 이량체화 도메인, 그리고 활성화 도메인을 갖추고 있다 = 512 Gal4는 다른 단백질들과 협동하여 GAL 유전자들을 조절한다 = 512 활성화 도메인이 전사를 활성화시키기 위해서는 반드시 DNA-결합 도메인과 연계되어 있어야만 한다 = 514 13.10. 매개자 = 517 전압(squelching)은 전사 활성화 인자 단백질들이 한정된 전사기구 구성요소에 대해 경쟁할 때 일어난다 = 517 매개자는 활성화된 전사에 필요하다 = 517 효모 매개자 복합체는 활성 효모 유전자의 UAS에 있는 활성화 인자와 결합한다 = 521 13.11. 후생유전학적 변형 = 523 세포는 전사기구가 염색질의 DNA에 접근할 수 있도록 염색질을 리모델링하거나 변형시켜야 한다 = 523 히스톤의 변형은 단백질-암호 유전자들의 전사에 영향을 미친다 = 525 DNA 메틸화는 척추동물에 있어서 염색질이 침묵화될 것인지 아니면 활발하게 표현될 것인지를 결정하는 데 중요한 역할을 한다 = 527 후생유전학(epigenetics)은 DNA 서열의 변화가 아닌 염색질의 변화에 의해 발생하는 표현형 변화의 유전에 관한 학문이다 = 527 13.12. RNA 중합효소 Ⅰ에 의해 촉진되는 전사 = 528 RNA 중합효소 Ⅰ는 5.8S, 18S와 28S rRNA의 합성에 필요하다 = 528 rRNA 전사단위 프로모터는 핵심 프로모터와 업스트림 프로모터 요소로 구성되어 있다 = 531 5.5S, 18S와 28S rRNA 합성은 핵인(nucleolus)에서 일어난다 = 532 RNA 중합효소 Ⅰ은 RNA 중합효소 Ⅱ와 유사한 구조를 가진 다중소단위체 효소이다 = 532 업스트림 결합인자와 선택인자는 함께 작용하여 RNA 중합효소 Ⅰ을 rRNA 프로모터로 불러 들여 전사개시전 복합체를 형성하도록 한다 = 533 RNA 중합효소 Ⅰ은 UBF와 SL1／TIF-1B를 뒤에 남겨둔채 전사 신장 복합체를 형성한다 = 533 RNA 중합효소 Ⅰ의 전사 종결을 종결인자와 해리인자의 도움을 필요로 한다 = 534 13.13. RNA 중합효소 Ⅲ에 의해 매개되는 전사 = 535 RNA 중합효소 Ⅲ의 transcript는 다양한 생물학적 기능을 가진 짧은 RNA 분자들이다 = 535 RNA 중합효소 Ⅲ의 전사단위들은 서로 다른 세 가지 형의 프로모터를 가지고 있다 = 535 RNA 중합효소 Ⅲ는 전사의 연장이나 종결을 위해 별도의 인자를 필요로 하지 않는 것으로 보인다 = 537 BOX 13.1 자세히 보기 : 고세균 RNA 중합효소 = 475 BOX 13.2 자세히 보기 : TFIIB는 열린 프로모터 형성을 돋는다 = 484 BOX 13.3 임상에의 응용 : 전사 활성화 단백질 AP-1 패밀리 = 507 BOX 13.4 실험실에서 : 효모 이중-잡종화 검사법(Yeast Two-hybrid Assay) = 518 BOX 13.5 자세히 보기 : 유전체 임프린팅(Genomic imprinting) = 529 질문과 문제 = 538 권장 논문 = 541 CHAPTER 14 RNA 중합효소 Ⅱ 전사 동반과정과 전사 후 과정 = 551 14.1. mRNA 전구체(pre-mRNA) = 552 진핵세포들은 크기가 큰 이질성 RNA(heterogenous RNA)분자들을 합성한다 = 552 mRNA와 hnRNA들 모두는 3''-말단 부위에 poly(A) 꼬리를 갖고 있다 = 552 14.2. Cap 형성 = 553 전령 RNA 분자들은 5''-말단 부위에 7-메틸구아노신 cap을 가지고 있다 = 553 5''-m 7 m7 G cap 구조는 미성숙한 mRNA 전구체 사슬의 길이가 20∼30개 뉴클레오티드 정도일 때 부착된다 = 556 모든 진핵생물들은 기본적으로 동일한 경로를 통해 5''-m 7 m7 G cap 구조를 형성한다 = 557 전사체가 cap 구조 형성의 대상물이 되기 위해서는 CTD의 5번째-세린(Ser-5)이 인산화되어야 한다 = 558 14.3. 불연속유전자(Split Genes) = 558 mRNA 전구체의 스플라이싱(splicing)을 통해 일부 mRNA 분자들이 형성되는 것이 바이러스 연구로 밝혀졌다 = 558 진핵생물 유전자 내의 아미노산 암호화 지역들은 비암호화 지역들이 중간에 끼어들어 비연속적이 되는 것 같다 = 560 엑손들은 진화과정 중에 보존되는 경향이 있는 반면에 인트론은 일반적으로 보존되지 않는다 = 564 변형과정을 통해 1개의 mRNA 전구체로부터 2개이 이상의 다른 mRNA 분자들이 합성될 수도 있다 = 566 각 유전자들 내부에서 일어나는 다양한 스플라이싱 유형들의 조합에 따라 다양한 mRNA들이 형성된다 = 568 정확한 스플라이싱이 일어나기 위해서는 mRNA 전구체 내에 특정한 염기서열이 필요하다 = 570 2개의 스플라이싱 중간체들은 올가미(lariat)와 유사한 구조를 가지고 있다 = 571 스플라이싱은 공동으로 작용하는 2회의 에스테르전달 반응을 수반한다 = 574 14.4. 스플라이스솜(Spliceosomes) = 575 특정 자가면역병 환자들에게서 형성되는 비정상 항체들은 작은 리보핵단백질 입자들에 결합한다 = 575 snRNP들이 조립되어 인트론을 절단하는 스플라이싱 기구인 스플라이스솜을 형성한다 = 576 RNA와 단백질들 모두 스플라이스솜의 촉매 자리에 이바지한다 = 577 세포들은 다양한 메커니즘을 통하여 스플라이싱 자리 선택을 조절하고 있다 = 579 스플라이싱은 전사 동반과정으로 시작하여 전사 후 과정으로 계속 진행된다 = 583 mRNA의 스플라이싱와 방출은 연결된 과정이다 = 584 14.5. 절단／아데닐산중합반응과 전사종결 = 584 Poly(A) 꼬리 합성과 전사종결과정은 병행되며, 전사 동반되는 과정이다 = 584 전사단위체는 간혹 2개 또는 그 이상의 다른 아데닐산중합반응자리를 가지고 있다 = 587 전사종결을 poly(A) 자리의 하부에서 시작된다 = 588 RNA 중합효소 Ⅱ의 전사종결은 알로스테리변화(allosteric change)와 5''→3'' 핵산말단분해효소(exonuclease) 기능을 수반한다 = 589 14.6. RNA 편집 = 591 RNA 편집으로 세포는 유전정보를 기록할 수 있다 = 591 14.7. 유전자 다시 생각하기 = 591 인간의 단백질체에는 인간의 유전체로부터 기대되는 것보다 훨씬 다양한 단백질들이 포함되어 있다 = 591 전사 동반과정과 전사 후 과정은 현재의 유전자 개념을 재조정하도록 강요한다 = 592 BOX 14.1 자세히 보기 : 자체-스플라이싱 RNA(Self-Splicing RNA) = 580 질문과 문제 = 593 권장 논문 = 594 CHAPTER 15 소형 침묵 RNA들 = 600 15.1. 외부 이중가닥 RNA로 촉발되는 RNA 간섭(RNAi) = 601 Caenorhabditis elegans라는 꼬마선충은 분자생물학 연구에 있어서 매력적인 생명체이다 = 601 RNA 간섭(RNAi)은 꼬마선충에서 발견됐다 = 602 시험관 내 연구는 RNA 간섭 메커니즘 규명에 도움이 된다 = 605 Dicer는 긴 이중가닥 RNA를 특정 길이의 조각으로 자른다 = 607 RISC 탑재 복합체는 siRISC 형성에 필요하다 = 609 RNA 간섭은 바이러스 복제를 억제하고 트랜스포존(transposon) 활성을 저해한다 = 609 15.2. 전이성 RNA 간섭 = 610 어떤 생명체에서는 한 지점에서 시작한 RNA 간섭이 몸 전체로 퍼져 나간다 = 610 꼬마선충의 내재 막단백질(intergral membrane protein)인 SID-1은 침묵 신호의 몸 전체 확산을 돕는다 = 612 꼬마선충의 3′→5′ 핵산말단분해효소인 ERI-1은 RNA 간섭의 억제 조절자인 것 같다 = 612 15.3. 연구 도구로서 RNA 간섭 = 613 RNA 간섭은 기능 유전체 연구를 위한 강력한 도구이다 = 613 15.4. 마이크로 RNA(microRNA) 메커니즘 = 614 마이크로 RNA 메커니즘은 mRNA 번역을 억제하거나 mRNA 분해를 유도한다 = 614 15.5. Piwi 결합 RNA = 617 Piwi 결합 RNA는 동물에서 생식세포 안정성 유지를 돕는다 = 617 BOX 15.1 자세히 보기 : 장편모충의 Dicer = 607 질문과 문제 = 618 권장 논문 = 619 CHAPTER 16 단백질 합성 = 623 16.1. 리보솜의 소개 = 625 단백질 합성은 리보솜에서 일어난다 = 625 박테리아-리보솜은 2.3S와 5S RNA로 이루어진 큰 단위체와 16S RNA로 구성된 작은 단위체로 구성되어 있다 = 625 진핵생물의 리보솜 역시 2개의 리보핵산단백 단위체로 구성되어 있다 = 625 진핵생물의 리보솜은 소포체에 부착하여 존재하거나 세포질 내에 자유롭게 존재한다 = 627 16.2. Transfer RNA = 628 아미노산은 단백질로 합성되기 전에 tRNA에 결합된다 = 628 모든 tRNA 분자들은 3''말단에 CCA O H AOH 를 가진다 = 631 아미노산의 카르복실기와 아테노신의 2''-또는 3''-히드록시기 사이의 에스테르 결합을 통해 아미노산이 tRNA에 결합한다 = 633 효모 tRNA Ala AAla 는 자연계에 존재하는 tRNA 중에서 최초로 염기서열이 알려졌다 = 635 tRNA는 클로버 잎 형태의 2차 구조를 갖는다 = 635 tRNA 분자는 L-형태의 3차원적 구조를 갖는다 = 638 16.3. Aminoacyl-tRNA 합성효소 = 639 Aminoacyl-tRNA 합성효소 중에서 몇 종류는 교정 기능을 가지고 있다 = 639 Ile-tRNA 합성효소는 교정ㆍ기능을 가진다 = 639 Ile-tRNA 합성효소는 valyl-tRNA Ile AIle 와 valyl-AMP를 가수분해할 수 있다 = 640 각각의 aminoacyl-tRNA 합성효소는 모든 tRNA들로부터 적합한 tRNA를 구분할 수 있다 = 641 Selenocystein과 pyrrolysine은 폴리펩티드의 구성요소이다 = 645 16.4. Messenger RNA와 유전자 코드 = 646 mRNA는 리보솜이 단백질을 만들도록 프로그램한다 = 646 아미노산을 지정하는 mRNA의 3개의 인접한 염기를 코돈이라고 부른다 = 647 Poly(U)가 poly(Phe)의 합성을 유도한다는 발견은 유전자 코드를 해석하는 첫 단계이었다 = 649 단백질 합성은 아미도 말단에서 시작하여 카르복실 말단에서 종료된다 = 651 mRNA는 5''에서 3'' 방향으로 번역된다 = 653 3개로 구성된 뉴클레오티드는 특정 aminoacyl-tRNA 분자가 리보솜에 결합하는 것을 촉진시킨다 = 654 정확한 염기서열을 가지는 합성 mRNA를 이용하여 유전자 코드가 완전히 결정되었다 = 654 3종의 코돈 UAA, UAG, UGA는 단백질번역 종결 신호이다 = 656 유전자 코드는 겹치지 않고, 연속적이고, 거의 공통적이며, 매우 중복적이고 명확하다 = 657 Aminoacyl-tRNA의 암호화 특이성은 아미노산이 아니라 tRNA에 의해 결정된다 = 658 어떤 aminoacyl-tRNA는 코돈의 3번째 위치에서의 유동하기 때문에(wobble) 하나 이상의 코돈에 결합한다 = 659 16.5. 리보솜 구조 = 660 박테리아의 30S 작은 단위체와 50S 큰 단위체는 각각 고유의 기능과 구조를 가지고 있다 = 660 박테리아의 리보솜 구조는 원자 수준의 해상력에 결정되었다 = 660 16.6. 단백질 합성의 4단계 = 661 단백질 합성은 4단계로 구분되어 있다 = 661 16.7. 개시 단계 = 664 박테리아 mRNA의 가용유전자프레임(open reading frame)은 개시 코돈을 가지고 있다 = 664 박테리아는 개시 fMet-tRNA와 신장 Met-tRNA를 가지고 있다 = 664 30S 단위체는 폴리펩티드 합성의 개시 단계에 필요하다 = 665 개시 인자들은 30S와 70S 개시 복합체 형성에 관여한다 = 667 mRNA의 Shine-Dalgarno(SD) 서열은 16S rRNA의 anti-SD 서열과 상호 염기쌍을 이룬다 = 669 진핵세포의 개시 tRNA는 포밀기가 치환되지 않은 메타오닌과 결합한다 = 670 진핵세포의 번역 개시는 스캐닝 메커니즘을 통하여 진행된다 = 673 진핵세포의 개시 인자 인산화는 단백질 합성을 조절한다 = 674 고세균의 번역 개시 경로는 진핵세포와 박테리아의 혼합 경로로 나타난다 = 676 16.8. 신장 단계 = 676 폴리펩티드 사슬 신장은 신장 인자를 요구한다 = 676 신장 인자는 순한반복하여 작용한다 = 677 EF-TuㆍGTPㆍaminoacyl-tRNA의 3중체는 리보솜으로 aminoacyl-tRNA를 운반한다 = 677 16S rRNA의 특정 뉴클레오티드들은 코돈-역코돈 상호작용을 인지하는 데 필수적이다 = 677 EF-Ts는 GDP-GTP 교환 단백질이다 = 679 리보솜은은 리보자임이다 = 679 융합 상태 이동 모델(hybrid-states translocation model)은 리보솜에서 tRNA 분자가 이동하는 메커니즘을 제공한다 = 683 16.9. 종결 단계 = 685 박테리아는 3종류의 해리 인자를 가지고 있다 = 685 돌연변이 tRNA 분자는 해독틀 내의 종결 코돈을 만드는 돌연변이를 억제한다 = 685 16.10. 재순환 단계 = 687 리보솜 해리 인자는 박테리아 리보솜 복합체를 해체하기 위하여 필요하다 = 687 16.11. 신생 폴리펩티드의 프로세스와 접힘 = 688 리보솜은 신생 폴리펩티드의 프로세스 효소와 신생 폴리펩티드의 접힘에 도움을 주는 샤페론 역할을 수행하는 단박질과 연계되어 있다 = 688 16.12. 신호서열 = 689 신호서열은 새로 합성된 단백질을 세포내 특정 장소로 인도하는 데 중요한 역할을 한다 = 689 BOX 16.1 자세히 보기 : 이동 후 편집을 위한 구조적 기초 = 642 BOX 16.2 임상에의 응용 : Alanyl-tRNA 합성효소 결함으로 인해 야기되어지는 신경퇴행성 질환 = 643 BOX 16.3 자세히 보기 : 박테리아에서 selenocysteyl-tRNA Sec ASec 형성 경로 = 647 BOX 16.4 자세히 보기 : 진핵세포와 고세균 리보솜의 구조 = 663 BOX 16.5 자세히 보기 : 리보스위치 = 672 BOX 16.6 자세히 보기 : 전좌(translocation) 메커니즘 = 686 질문과 문제 = 691 권장 논문 = 693 찾아보기 = 703