유전자. 우리 몸을 구성하는 단백질로 나타난다?

지난 시간에는 유전자와 관련된 다양한 용어를 알아보았습니다. 그리고 이를 통해서 유전 정보가 우리 몸에 어떻게 저장되어 있는지도 함께 알아보았지요. 혹시 유전자와 염색체의 기초를 다지고 싶으시다면 아래의 링크를 통해서 한번 읽고 오시길 바랍니다. 이번 시간에는 유전자에서 한 단계 더 나아간 이야기를 해보려고 하거든요.

 

http://if-blog.tistory.com/1531 - 우리 몸의 모든 정보, 유전자가 가지고 있다.

 

예고드렸던대로 이번 시간에는  '유전자'라고 하는 설계도를 통해 우리 몸이라고하는 건축물이 건축되는 과정을 한 번 알아보고자 합니다. 우리 몸의 구성성분, 그리고 우리 몸의 작동을 조절하는 호르몬, 효소 등 많은 부분이 단백질로 이루어져 있답니다. 유전정보를 토대로, 우리 몸에 꼭 필요한 단백질이 생성되는 과정. 오늘은 이 과정을 한번 들여다 보려고 합니다

 1.  전사란?

지난 시간에 설명드렸다시피, 여러분의 세포 안의 핵. 이 핵의 내부에는 염색체가 존재합니다. 염색체는 두 가닥의 DNA로 이루어져 있고요. 단백질 생성의 시작은 바로 이 DNA가닥입니다. DNA는 염기라고 하는 문자로 작성되어 있는데요. 단백질을 만들기 위해선 이 문자 그대로를 단백질 생성장소로 가지고 가야합니다. 설계도를 보면서 건축을 해야하는 것처럼이요.

 

염색체를 그대로 가져가는 것은 비효율적입니다. 왜냐하면 우리가 필요한 부분은 염색체의 극히 일부분이거든요. 그러므로 염색체의 필요한 부분만을 복제합니다.

  

위의 그림을 보세요. 양쪽으로 벌어진 두 가닥. 이것이 바로 DNA가닥입니다. 지난 시간에 보았던 것 처럼, DNA가닥은 원래 이중나선형태로 꼬여있답니다. 그러나 DNA의 유전정보를 복제하기 위해서, 잠시 꼬인 두 가닥을 푼답니다. 그리고 DNA에 적힌 염기의 순서대로 유전 정보를 복제합니다. 이렇게 필요한 부분을 복제하면 또 다른 가닥 하나가 생기겠지요. 복제된 이 가닥을 RNA라고 부른답니다.

 

RNA는 DNA와 구조적으로 약간의 차이를 보입니다. 지난 시간에 배웠던 DNA의 특징. 한 번 기억을 더듬어볼까요? 일단 DNA는 네가지 종류의 염기 (A, G, C, T), 당, 그리고 인산으로 이루어져 있답니다.

  

RNA를 한번 볼까요? 일단 5각형의 당을 바라보세요. 왼쪽의 DNA는 푸른색의 D라고 적힌 당이, RNA는 붉은색의 R이라고 적힌 당이 있습니다. 즉, DNA와 RNA는 당의 구조가 달라요. 또한 오른쪽 RNA의 염기를 보면 A,G,C,T 중 하나가 아닌, U라는 새로운 염기가 보일거예요. RNA는 DNA와 달리 염기인 티민(T) 대신에 우라실(U)이 있습니다.

 

이렇게 DNA를 토대로 복제된 유전정보는 RNA에 그대로 옮겨집니다. 그리고 RNA는 핵을 빠져나와 단백질 형성 장소로 옮겨집니다. 여기서 RNA라는 복제된 설계도를 토대로 단백질을 만드는 것이지요. 이와 같이 유전정보를 전해주기 위해, DNA가닥에서 RNA가닥이 복제되는 과정을 전사라고 합니다.

2. 번역이란? 

단백질의 형성은 핵의 바깥 공간인 세포질에서 이루어집니다. 복제된 설계도인 RNA가 세포질로 옮겨갔을 때, 단백질 형성이 가능해져요. 단백질을 형성하기 위해서는 RNA의 유전정보를 읽어내야 합니다.  

  

위의 그림을 참조해서 단백질 형성 과정을 설명해보도록 할게요. 사실 RNA는 몇가지 종류가 있답니다. 위에서 언급했던 '복제된 설계도' 역할을 하는 RNA는 mRNA(Messenger RNA)랍니다. mRNA에 단백질 생성 공장인 리보솜(Ribosome)이 붙게됩니다. 단백질은 아미노산이라고 하는 작은 단위로 이루어져 있어요. 리보솜은 mRNA의 유전정보를 토대로 단백질의 재료인 아미노산을 모아 하나로 연결한답니다. 이 때 아미노산을 리보솜에 전달해주는 것이 바로 tRNA랍니다.

 

정리 해보도록 할게요. DNA의 복제품인 mRNA는 핵을 빠져나와, 단백질의 형성장소인 세포질로 이동합니다. 곧 이어 mRNA에 단백질을 만드는 단백질 공장 리보솜이 mRNA에 붙습니다. 리보솜은 mRNA의 유전정보를 읽게 되고요. 그 정보에 대응되는 아미노산을 요청합니다. 요청된 아미노산을 운반해주는 것이 tRNA인 것입니다. 이렇게 운반된 아미노산이 결합을 통해 하나의 긴 사슬처럼 이어지는데요. 이를 폴리펩티드라고 합니다.

 

mRNA라는 설계도를 통해 tRNA가 재료인 아미노산을 조달하고, 리보솜에서 이를 이용해 폴리펩티드를 형성합니다. 이와 같은 과정을 번역이라고 합니다. 번역을 통해 형성된 폴리펩티드가 일련의 과정을 거치면 단백질로 완성되고요. 단백질이 여러분의 몸을 구성하는 것이랍니다.

 

저번시간에 이어서 우리 몸의 유전정보가 몸을 구성하고, 작동을 조절하는(효소와 호르몬 등) 단백질로 나타나는 과정을 알아보았습니다. 몸에 저장된 유전정보를 단백질 생성장소로 이동시키기 위해 mRNA를 형성하는 과정인 전사. 그리고 복제된 설계도인 mRNA를 이용해 폴리펩티드를 만들어내는 번역까지. 다소 어려운 내용일 수도 있지만, 여러분의 몸을 구성하는 단백질이 어떻게 형성되는지 간단하게나마 이해할 수 있는 시간이 되었으면 좋겠네요.