[생화학개론]Introduction to DNA(Deoxyribonucleic acid) 8부






돌연변이의 종류


염기의 결실(缺失) 또는 첨가는 틀이동 돌연변이(frame-shift mutation)를 일으킨다. 예컨대 유전암호의 트리플렛이 GAC TCA TTA ACG …… 등으로 왼쪽부터 읽혀져 나가도록 구성된 유전자의 경우(이 염기서열은 RNA에 CUG AGU AAU UGC …… 등으로 전사됨) 첫번째 G가 결실되면 유전자 암호의 트리플렛이 RNA에서 UGA GUA …… 등으로 하나씩 당겨져 구성되기 때문에 원래의 유전자 암호와는 전혀 다른 유전암호가 형성된다. 또한 DNA의 서열에서 첫번째 코돈 A앞에 C가 첨가되면 RNA로 전사된 후 트리플렛은 하나씩 밀려가면서 형성되어 전혀 다른 단백질이 합성된다. 즉 CGU GAG UAA UUG C ……가 된다.



그림 15 돌연변이(mutation)


1개의 염기가 다른 종류의 염기로 치환되어 유발되는 돌연변이를 치환돌연변이 또는 점돌연변이(point mutation)라 한다. 점돌연변이는 1개의 유전암호만을 변화시켜 단백질 내 1개의 아미노산만 바뀌지만 단백질의 기능에는 큰 영향을 미치는 경우도 있다. 

예를 들면, 산소의 운반능력이 크게 결여되어 있는 겸형적혈구(鎌形赤血球)는 적혈구의 β헤모글로빈을 구성하는 폴리펩티드의 사슬 중 6번째 아미노산인 글루타민이 발린으로 바뀌어 일어난다. 즉 글루타민의 유전암호인 GAA(또는 GAG)에 점돌연변이가 일어나 GUA(또는 GUG)로 바뀌어 발린의 유전암호가 되기 때문이다. 넌센스 돌연변이(nonsense mutation)는 어떤 유전암호가 단백질 합성의 종말신호가 되는 UAA·UGA·UGA 등으로 변화되는 경우를 말한다.

그림 16 DNA 손상에 의한 돌연변이



DNA 회복


세포의 DNA가 여러 가지 물리적·화학적 돌연변이원(突然變異原)에 의해 손상을 입게 되면 세포는 자기방어적 수단인 DNA 회복과정을 통하여 정상구조로 회복된다. 세포에는 여러 가지 DNA 회복 메커니즘이 있는데, 절제회복(切除回復 excision repair), 후복제회복(後複製回復 post-replicational repair), 광재활성(光再活性 photoreactivation), 재조합회복(再組合回復 recombinational repair) 등이 있다. 

그림 17 색소 건피증


일반적으로 DNA 회복에 관여하는 효소들은 DNA의 손상 부위를 인식하여 제거하고 원래의 구조로 회복시킨다. 사람의 유전병 중 하나인 XP라고도 하는 색소건피증(xeroderma pigmentosum)은 자외선에 의한 DNA 손상을 회복하지 못하여 발생하는 피부암의 일종이다.

그림 18 DNA mismatch 회복 시스템


그림 19 DNA 회복의 기본기작

 


유전자의 조절


1961년 자코브와 모노는 대장균(E. coli)에서 유전자의 조절에 관한 메커니즘으로 오페론설을 내놓았다(색인 : 자코브, 모노). 즉, 유전자는 그 기본단위로 작동유전자(operator gene)· 조절유전자(regulatory gene)와 실질적 유전자인 구조유전자(structural gene)들로 구성되고, 조절유전자가 만드는 억제물질(repressor)에 의해 구조유전자의 발현이 조절된다는 것이다. 이러한 기본적 유전자의 단위를 오페론이라 한다.


그림 20 operon의 구조



진핵세포의 유전자는 엑손(exon)과 엑손의 사이사이에 1개에서 수십 개의 인트론(intron)으로 구성되어 있다. 인트론은 나중에 스플라이싱(splicing) 메커니즘에 의해 잘려진다.

그림 21 진핵세포의 RNA splicing

 





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