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자연과학(PEET)/생명과학 76

[분자생물학] 유전 공학 기술과 응용 (클로닝/PCR/사슬종결법/마이크로어레이 등)

유전자 클로닝 유전자 클로닝은 동일한 DNA를 대량 복제하는 기술로, 세균 플라스미드에 복제할 DNA 부위를 제한효소로 잘라 플라스미드에 삽입하여 재조합 DNA를 만들고, 이를 세균에 형질전환 및 증식시켜 얻어낼 수 있습니다. ** 제한효소가 인식하는 염기서열은 회문구조를 가지고 있습니다. ** 제한효소 1개만을 사용하면 유전자가 뒤집혀 들어갈 수도 있으므로, 제한효소 2개를 사용하여 점착 말단과 무딘 말단이 모두 있도록 자릅니다. 벡터 벡터는 유전물질 운반자로 사용되는 DNA 분자로, 목적에 따라 클로닝 벡터, 거기에 더 추가한 발현 벡터 등이 있습니다. 벡터로 사용될 수 있는 것들에는 세균 플라스미드, BAC(세균인공염색체), Ti 플라스미드(식물용 벡터) 등이 있습니다. 복제원점(ori)과 선택적 ..

[분자생물학] 진핵 생물의 유전자 발현 조절 (염색체 응축, 전사 조절 인자, RNAi)

염색체 응축을 통한 조절 메틸화(-CH3)는 HDAC(히스톤 탈아세틸화 복합체)를 활성화시켜 유전자 발현이 억제됩니다. 아세틸화는 HAT(히스톤 아세틸 전이효소)가 DNA 탈응축을 시켜 전사인자 접근을 쉽게하여 유전자 발현이 활성됩니다. (ex : 퍼프, 인접고리) 염색체 응축의 조절을 통해 조직에 따라 유전자 발현도를 조절하여 조직특이적 유전자 발현이 가능합니다. ** DNase를 처리했을 때 탈응축(= 발현도 ↑) 상태여야만 접근 및 200bp로 분해 가능합니다. (= 이질염색질 분해 못함) + SWI/SNF 복합체는 염색체가 풀리도록 도와줍니다. [유전학] 멘델 유전 예외 + 상보성/재조합, 후성유전(상위/각인/바소체) 기본적인 멘델 유전 예외 불완전 우성은 중간유전이라고도 하며 양적 유전에 해당합..

[분자생물학] 원핵 생물의 유전자 발현 조절 (lac, trp 오페론)

오페론 오페론은 원핵 생물의 유전자 발현 조절 메커니즘으로, 작동 유전자에 붙는 물질을 조절하는 조절 유전자가 있습니다. 조절 유전자에는 활성자를 활성화시키는 유도성 유전자와 억제자를 활성화시키는 억제성 유전자가 있습니다. lac 오페론 lac 오페론은 젖당 분해 효소 활성 조절 메커니즘으로, 젖당이 억제자와 결합하면 작동자에 결합 못하게 합니다. 젖당만 있을 때 활성도가 높습니다. 부분이배체는 lac 오페론을 포함하는 또 다른 F+ 플라스미드가 유입된 상태로, 플라스미드가 두 개인 세균입니다. Z-, Y-, A-, I-(억제자 생성 못함), Is(억제자가 유도자와 결합 못함 = 항상 억제), Oc(억제자 결합 못함) 등의 돌연변이를 포함하는 유전자형을 가지고 부분이배체에 대해 유전자 활성도를 예상해볼 ..

[분자생물학] 바이러스 (파지, 바이러스 종류와 특징)

바이러스 개요 바이러스는 살아있는 세포를 통해 생명활동을 하는 감염원으로, 단백질과 핵산으로 구성되어 있고, 수용체 매개 내포작용을 통해 세포 내로 침투하고, 디네인을 타고 핵 근처로 이동한 뒤 캡시드를 탈피합니다. 외피 바이러스는 외피에 당단백질(스파이크)을 가지고 있고, 출아법(조립 후 방출)으로 번식합니다. 노출 바이러스는 외피가 없으며 분해 효소로 번식합니다. 증식할 때 필요한 캡시드(유전물질을 감싸는 단백질)를 숙주의 리보솜을 이용해 합성합니다. 파지 파지는 세균을 숙주로 하는 바이러스이며, 독성 파지(ex : T1, T2, T4)와 온건성 파지(ex : 람다)가 있습니다. 독성 파지는 초기/후기 유전자 발현 단계가 구분되며, 용균성 생활사만 거칩니다. 초기에는 먼저 숙주의 시그마 인자를 비활성..

[분자생물학] 전사 및 번역 과정에서의 돌연변이와 수리 기작

전사 및 번역 과정에서 돌연변이가 발생할 수 있는데, 그 종류들은 다음과 같습니다. 자연 돌연변이 DNA Polymerase의 오류는 중합효소가 염기를 잘못 붙여서 발생한 오류입니다. 호변체는 아미노 염기(A, C)의 아미노기가 이미노기로 변화하거나, 케토 염기(G, T)의 keto가 enol로 변화한 염기입니다. 탈아민화는 아미노기가 제거되는 현상으로, 염기에 질산(HNO3)을 처리하면 아미노기가 제거되어, 시토신(C)은 우라실(U)이 되고, 아데닌(A)은 하이포잔틴(H)이 됩니다. ** 호변체나 탈아민화가 발생하면 다른 염기가 결합합니다. (ex : A-T에서 A에 오류가 발생하면 A-C가 되어서, 복제나 번역 시 C 쪽에서 문제가 발생합니다.) 반복 서열이 있는 경우 메틸화가 일어나 탈아세틸화가 발..

[분자생물학] 번역 이후 단백질 이동/가공 과정

이동 부착리보솜이냐 자유리보솜이냐에 따라서 과정이 다른데, 이는 아래 포스트의 "리보솜" 파트에 정리되어 있습니다. [세포생물학] (진핵)세포소기관의 기능과 특징 (핵, 리보솜, 소포체, 골지체, 리소좀, 프로테아좀, 핵 핵은 이중막 구조를 가지고 있으며, DNA의 전사와 번역의 장소의 구분을 위해서 존재합니다. 외막에는 리보솜이나 소포체가 연결되어 있으며, 내막에는 핵라민 단백질(극성 말단이 없어 늘어 restudycafe.tistory.com 부착리보솜에서 합성된 단백질의 경우 다음과 같은 과정을 거칩니다. N-Signal은 N 말단의 Met를 포함하는 20개 정도의 아미노산이며, 세포질의 SRP 단백질에 의해 표적화됩니다. SRP가 Signal에 결합하면 번역이 중지되고, 단백질을 끌고 가서 조면소..

[분자생물학] RNA 번역 과정과 특성 (개시, 신장, 종결) + 폴리리보솜과 번역 항생제

RNA 번역 과정 개요 (원핵 생물 기준) RNA를 단백질로 번역하는 과정은 대략적으로는 다음과 같으며, 아래에 각 단계에 대해 자세히 다룹니다. 개시 : mRNA에 리보솜 소단위체가 결합하고, 개시코돈 AUG에 메티오닌(Met)을 가진 tRNA가 P 자리에 붙고, 그 다음 대단위체가 붙습니다. 신장 : 다음 아미노산을 가진 tRNA가 A 자리에 붙고, 아미노산 사이의 펩타이드 결합이 형성되고, P 자리 tRNA의 아미노산이 떨어진 뒤, 리보솜이 염기 3개 단위를 이동하며 tRNA 위치가 바뀌며 E 자리 tRNA는 떨어집니다. (반복) 종결 : 종결 코돈과 결합한 방출인자가 (A 자리에 오게 되면) 폴리펩티드 사슬을 tRNA로부터 분리하여 방출시킵니다. + 아미노산 Met은 번역을 개시할 때는 P 자리로..

[분자생물학] 코돈의 해석 / 충전 효소와 리보솜 / IRES (UTR)

** 이 포스트에서는 mRNA의 단백질으로의 번역 과정을 설명하기 위한 배경 지식들을 정리합니다. ↓ RNA 번역에 대한 내용은 아래의 포스트를 참고해주시면 됩니다. [분자생물학] RNA 번역 과정과 특성 (개시, 신장, 종결) (미완성) 개시 : mRNA에 리보솜 소단위체가 결합하고, 개시코돈 AUG에 메티오닌(Met)을 가진 tRNA가 P 자리에 붙고, 그 다음 대단위체가 붙습니다. 신장 : 다음 아미노산을 가진 tRNA가 A 자리에 붙고, 아미노 restudycafe.tistory.com mRNA 코돈 해독 실험 시험관 내 조건(in vitro)에서 RNA 서열에 따라 합성되는 단백질을 분석하여 RNA를 해독한 실험입니다. 인공 mRNA와 세균 추출물을 이용해서 원핵 생물의 유전자 발현 체계와 같고..

[분자생물학] RNA 가공 과정과 특성 (mRNA capping/splicing/tailing, tRNA, rRNA)

mRNA 가공 과정 DNA가 전사된 직후의 RNA를 pre-mRNA라고 하고, 단백질로 번역되기까지 몇 가지의 가공 과정을 거쳐야합니다. ** 원핵생물은 mRNA 가공 과정이 없습니다. (바로 단백질 번역으로 넘어감) Capping은 진핵 생물에서 RNA Polymerase의 CTD가 5' 말단에 메틸화가 일어난 GTP를 붙이는 과정입니다. (5'-5' 인산기 사이 결합으로 붙여줌, CAP은 사실 CTD에 결합된 상태로 붙어있음) 여기에 결합된 CBC(Cap Binding Complex)가 exonuclease로부터 보호하고, 핵공 밖으로 mRNA를 이동시킵니다. 그리고 Capping은 리보솜의 결합이 가능하게 합니다. (18S rRNA가 인식. 캡 없으면 번역 못함!) 인트론 제거는 하지 않으면 엑손이..

[분자생물학] DNA 전사 과정과 특성 (개시, 신장, 종결)

개시 (원핵 생물 기준) DNA에는 RNA로 전사되는 암호화 부위와 전사를 조절하는 조절 부위가 있습니다. RNA로 전사되는 첫 번째 뉴클레오타이드를 +1의 좌표로 표현하며, 5' 쪽을 상류(-), 3' 쪽을 하류(+)라고 합니다. 원핵생물의 경우 주효소 α2ββ'과 완전효소 α2ββ' + σ가 작용합니다. σ 인자는 α2ββ'와 일시적으로 결합하여 프로모터(공통서열 + 전사개시점)의 -10과 -35에 위치한 뒤, α2ββ'가 8~12bp 정도의 전사를 개시하면 σ 인자는 분리 후 재사용됩니다. + 프로모터의 특이도는 일정하며 활성도는 온도나 pH에 따라 변화합니다. σ 인자는 재사용이 빠르게 되기 때문에 추가 투입을 해도 전사체 양에 영향이 없지만, α2ββ'은 상대적으로 부족하기 때문에 추가 투입할 ..

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