[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 경우 전사체의 양이 증가합니다.

 

 

개시 (진핵 생물 기준)

RNA Polymerase I ~ III이 존재하며, 합성되는 RNA 종류에 따라 프로모터와 작용 효소가 다릅니다.

RNA Polymerase I는 rRNA(5.8/18/28S), RNA Polymerase II는 mRNA, RNA Polymerase III는 tRNA와 5S rRNA를 합성하며 -25에 TATA 상자가 있습니다.

** 세 합성효소 모두 TBP(TATA Box Binding Protein)을 가지고 있어 프로모터에 결합할 수 있는 것입니다.)

 

 

EMSA는 DNA에 32P를 표지하여 수행하는 비환원겔 전기영동으로, 핵산과 단백질 사이의 상호작용을 알 수 있습니다.

TFIID는 DNA의 TATA 상자를 인식하여 붙는데, TFIID가 붙으면 EMSA에서 이동거리가 감소합니다. (위로 이동)

(+ TFIID의 특이도는 항상 일정하며, 활성도는 변화할 수 있습니다.)

TFIIF는 RNA Polymerase II를 프로모터에 부착시키며, 역시 작용하면 EMSA에서 이동거리가 감소합니다.

(다른 전사 복합체는 붙더라도 눈에 띄는 EMSA의 차이가 나타나지 않습니다.)

 

TFIIH는 CTD(C 말단 부위)를 인산화시켜 RNA Polymerase의 활성을 도와주며, (촉진자 비움)

  Helicase 활성(기능)을 가지고 있고, 앞쪽에 DNA가 잘못 붙어있던 것을 수선하는 기능을 합니다.

  + 전사하다가 AAUAAA 서열이 나오면 endonuclease를 작용시켜 끊어줍니다.

 

 

신장

DNA의 염기 서열과 상보적인 RNA 염기들을 붙여나가며 신장이 이루어집니다.

원핵 생물의 경우 전사와 번역이 동시에 이루어집니다.

진핵 생물의 경우 전사와 번역이 이루어지는 장소가 다릅니다.

 

 

종결

원핵 생물의 경우 rho 의존성 종결과 rho 비의존성 종결이 있습니다.

rho 의존성 종결은 rho(= helicase 기능)가 ATP를 사용하여 직접 전사체를 끊어주는 종결 과정입니다.

(+ 머리핀 구조를 형성하는 경우도 있고, 안하는 경우도 있음)

rho 비의존성 종결은 머리핀 구조를 만들어서 수행하는 종결 과정입니다.

회문 구조를 가지고 있어 머리핀 구조를 형성하고, 그 뒤에 결합이 약한 다중의 A-U 서열이 나와서 끊어집니다.

폴리시스트로닉이므로 여러 유전자가 한 단위체로 한 번에 전사됩니다.

 

진핵 생물의 경우 절단 신호 서열 AAUAAA가 나오면 RNA Polymerase의 CTD가 핵산분해효소 Endonuclease를 보내서 전사체를 절단시킵니다.

한 번에 한 개의 유전자만 발현시킵니다. (엑손 두 개인 것 보고 폴리시스트로닉으로 생각하지 않도록 주의)