mRNA 기술의 이해(2) 단백질 합성 과정 이해를 위한 DNA, RNA
[작성일 : 2021년 7월 31일]
코로나19 팬데믹이 지속되고 있습니다. 다행히도 바이러스를 진단하는 기술, 예방하는 기술, 그리고 치료하는 기술도 빠르게 발전하고 있습니다. 이 중 바이러스를 예방할 수 있는 기술로는 mRNA 백신이 대표적인데, 혁명적인 기술이라고 합니다. mRNA 기술을 왜 혁명적이라고까지 하는지를 이해하기 위한 준비단계인 이번 포스팅은 단백질의 합성 과정을 이해하기 위해 필요한 기초 지식으로 DNA와 RNA에 대해 알아보겠습니다.
글의 순서
DNA (deoxyribonucleic acid, 디옥시 리보 핵산)
RNA (ribonucleic acid, 리보 핵산)
DNA의 유전정보 : 유전코드, 트리플렛 코드(triplet code)
DNA(Deoxyribonucleic acid, 디옥시 리보 핵산)
단백질은 세포 내의 리보솜에서 합성됩니다만, 단백질의 합성 과정의 시작은 DNA에서 부터입니다. DNA는 deoxyribonucleic acid를 줄인 말로, 디옥시리보핵산이라 부르기도 합니다. DNA에 해당하는 적당한 우리말이 따로 없는 상황입니다.
DNA는 이중 나선 구조로 되어 있습니다. 이중 나선 구조를 꼬아놓은 사다리라고 생각하시면 됩니다. 사다리를 벽에 기대어 놓고 오를 때, 손으로 버팀대를 잡고 디딤대에 오릅니다. 사다리를 구성하는 버팀대와 디딤대를 상상해 주시기 바랍니다.,
사다리의 디딤대에 비유될 수 있는 DNA 사슬은 두 개의 염기가 수소 결합된 형태입니다. DNA를 구성하는 염기는 총 4개인데, 4종류의 염기는 각각 아데닌 A, 티민 T, 구아닌 G, 사이토신 C입니다. 이 디딤대 모양에 비유되는 2개의 염기는 규칙에 따라 짝을 이룹니다. ‘짝을 이룬다’를 ‘결합’이라는 말로도 쓰는데, 결합할 때의 규칙은 아데닌 A는 티민 T와, 사이토신 C는 구아닌 G와 각각 짝을 이룬다는 것입니다. 무작위적으로 결합하지 않고, 규칙에 따라 A와 T, C와 G가 결합하는 것을 상보적 결합(complementary bond)이라고 부릅니다.
※ 4종류의 염기 : 아데닌(adenine, A), 티민(thymine, T), 구아닌(guanine), G), 사이토신(cytosine, C)
RNA (Ribonucleic acid, 리보 핵산)
RNA도 4개의 염기로 구성되어 있습니다. DNA와 다른 점은 4개의 염기 중 티민 대신 우라실(Uracil, U)를 가지고 있다는 것입니다.
RNA의 구조는 어떻게 되어 있을까요? DNA 사슬(사다리의 디딤대에 비유)이 2개 염기의 수소 결합으로 이루어진 반면, RNA는 1개의 염기만 있습니다. 모양은 마치 사다리의 버팀대를 따라 세로로 쪼갠 모양입니다. DNA를 닫힌 지퍼에 비유하기도 하는데요. RNA는 열린 지퍼의 한쪽 이라고 보시면 됩니다. DNA와 RNA의 형태에서도 짐작할 수 있듯이 DNA는 매우 안정적인 반면, RNA는 불안정합니다.
RNA는 DNA가 가지고 있는 유전정보에 따라 단백질(protein)을 합성할 때 직접적으로 작용하는 물질입니다. RNA는 세포의 핵 속에서 DNA로부터 만들어집니다. RNA는 DNA의 정보를 직접적으로 받는 메신저 RNA(mRNA), mRNA가 보여주는 정보에 맞게 특정 아미노산을 리보솜으로 옮기는 수송 RNA(tRNA, transfer RNA), 리보솜의 50~60% 정도를 구성하는 리보솜 RNA(ribosomal RNA, rRNA)로 구분됩니다.
DNA의 유전정보 : 유전코드, 트리플렛 코드(triplet code)
유전 정보는 3개의 염기가 순서를 가지고 연결되어서 만들어 냅니다. 염기 서열이라는 말을 쓰기도 하는데, 염기 순서 또는 염기 배열과도 같은 말입니다. 유전 정보, 즉 유전 코드는 3개의 염기 서열로 이루어져 있습니다. 이것을 3염기설이라고 합니다. 3염기설을 영어로는 트리플렛 코드(triplet code)로 씁니다. 3개의 염기가 특정한 순서로 연결되어 있으면, 특정한 하나의 아미노산이 됩니다.
우리 몸속에서 단백질을 구성하는 아미노산은 20종류가 있습니다. 이 말은 DNA에 있는 유전 정보가 최소한 20개 이상이어야 한다는 것을 의미합니다. 실제로 20종류의 아미노산을 우리가 아는 염기 4개로 만들어 낼 수 있을까요?
3개의 염기가 모이면 하나의 유전 정보(유전 코드)를 만들어 낼 수 있으므로, 이론적으로는 43 개, 즉 64개의 유전 코드를 만들 수 있습니다. 따라서, 우리 몸의 단백질을 구성하는 20 종류의 아미노산은 충분히 만들고도 남습니다.
마치며 …
이번 포스팅에서는 단백질의 합성 과정을 이해하기 위해 필요한 기초 지식으로 DNA와 RNA에 대해 알아보았습니다.
DNA는 이중 나선 구조로 되어 있습니다. 이중 나선 구조를 꼬아놓은 사다리로 비유하였습니다. 사다리의 디딤대에 비유될 수 있는 DNA 사슬은 두 개의 염기가 수소 결합된 형태입니다. DNA를 구성하는 염기는 총 4개인데, 각각 아데닌 A, 티민 T, 구아닌 G, 사이토신 C입니다.
RNA도 4개의 염기로 구성되어 있습니다. DNA와 다른 점은 4개의 염기 중 티민 대신 우라실(Uracil, U)를 가지고 있다는 것입니다. DNA 사슬이 2개 염기의 수소 결합으로 이루어진 반면, RNA는 1개의 염기만 있습니다. DNA와 RNA의 형태에서도 짐작할 수 있듯이 DNA는 매우 안정적인 반면, RNA는 불안정합니다.
DNA가 가진 유전 정보는 3개의 염기 서열로 이루어져 있는데, 이를 3염기설(트리플렛 코드)이라고 합니다. 3개의 염기가 특정한 순서로 연결되어 있으면, 특정한 하나의 아미노산이 되는데, 이것이 유전 정보인 것입니다.
연관 포스팅 :
1. 세포 구조 3D 뷰 : 바이러스, 면역, 그리고 대사를 이해하기 위한 …
2. mRNA 기술(1). 단백질, 그리고 단백질 합성
참고자료
[1] [위키백과] DNA
[2] [네이버 지식백과] 단백질의 합성 (통합논술 개념어 사전, 2007. 12. 15., 한림학사)
[3] [네이버 지식백과] RNA (시사상식사전, pmg 지식엔진연구소)
[4] [네이버 지식백과] 전달 RNA (생화학백과)
[5] [네이버 지식백과] 리보솜 RNA (생화학백과)