유전물질을 포함하는 DNA

DNA가 가지는 유전물질

스위스의 생물학자 프리드리히 미셔는 핵으로부터 세포성 물질을 발견하여 이것을 뉴클레인이라고 명명하였다. 또한 미셔는 백혈구로부터 뉴클레인을 분리하였으며 이것이 단백질 분해효소에 의해서 분해되지 않는다는 사실 또한 알 수 있었다. 이러한 발견은 뉴클레인이 단백질이 아니라는 것을 암시하며 이후 일련의 연구를 통해 이 물질이 산성의 특성을 가짐을 알게 되었다. 그래서 이후 용어는 핵산이라는 용어로 바뀌었으며 DNA와 RNA는 핵산의 두가지 형태이다. 생화학자들이 핵산의 여러 가지 성분을 동정하는데 집중하는 동안에 DNA가 유전물질이라는 증가거 최초로 확인되기도 하였다. 유전물질로의 DNA를 여러가지 변이체로부터 DNA를 분리함으로써 DNA의 화학적 분석으로 인해 아데닌과 티민의 비율이 거의 같다는 것을 알 수 있다. 그리고 시토신과 구아닌의 염기의 비율이 거의 같다는 것을 발견하였다. 이것은 아데닌, 티민, 시토신 그리고 구아닌이 DNA의 구조를 이루는 성분들이라는 것을 제시하는 가치있는 발견이다. DNA의 기본 구성물질은 뉴클레오타이드라는 물질인데 각각의 뉴클레오타이드는 다섯 개의 탄소로 구성된 디옥시리보오스로 불리우는 펜토오소 당과 인 그리고 질소성 염기로 구성되어 있다. 염기는 뉴클레오타이드의 교체 가능한 성분이다. 각각의 뉴클레오타이드는 아데닌, 티민, 구아닌, 시토신 중에서 한 개의 염기와 결합한다. 뉴클레오타이드는 DNA의 구성성분이다. 하지만 이것들은 X선 결정법을 이용하여 DNA구조에 대한 데이터를 얻을 수 있게 되었다. DNA결정체에 X선을 조사함으로써 DNA의 구조가 나선형이라는 DNA모델을 밝히는데 결정적인 역할을 하였다. 

DNA에 대한 이해

DNA의 가닥은 뉴클레오타이드들이 서로 연결된 줄과 같은 형태로써 각 뉴클레오타이드의 인산기가 인접한 뉴클레오타이드의 당이 인산이에스테르 결합에 의해서 서로 결합되어 있다. 각 DNA가닥에 있는 염기의 순서는 매우 다양하다. 예를 들면 C를 포함하는 뉴클레오타이드는 A,T,G,C를 포함하는 뉴켈레오타이드와 연결될 수 있다는 이야기이다. 각각의 DNA가닥은 극성을 갖는다. 뉴크레오타이드의 구조가 사소해 보일지 모르겠지만 DNA의 극성은 일상적인 DNA의 복제와 조직에 매우 중요하다. 여기에서 왓슨과 크릭은 각각의 DNA분자가 이중나선을 형성하기 위해서는 두 개의 가닥이 서로를 감싸며 이중나선을 형성한다고 하였다. 이중나선의 DNA분자는 상보적인 염기쌍 사이의 수소결합에 의해 서로 결합된다. 이중가닥을 구성하는 두 가닥의 뉴클레오타이드는 역평행으로 배열하고 있는데 이것은 각 가닥의 극성이 서로 반대이기 때문이다. 이와 가튼 이중가닥 내에서의 뉴클레오타이드 방향성은 각 가닥이 서로 수소결합을 형성하고 배열되기 위한 염기의 상보성이 필수적임을 말해준다. 이중나선은 일종의 꼬인 사다리와 닮았다. 사다리의 각 발판은 상보적인 염기로 구성되어 있으며, 사다리의 측면은 DNA의 골격을 형성하는 당과 인산분자로 구성되어 있다.

전사는 유전정보의 복제를 의미

RNA중합효소는 전사과정에 있어 매우 중요한 효소이다. 핵 내부에서 RNA 중합효소는 DNA 나선구조를 풀고 그 후 DNA의 한 가닥을 RNA로 복제하는데 있다. 전체 DNA분자가 복제되는 DNA 복제과정과 달리 전사는 단지 유전자를 포함한 염색체의 일부분에서만 일어난다. 대부분의 유전자들에 인접해 있는 것은 프로모터라고 하는데 프로모터는 유전자들에 인접한 특정한 위치에서 RNA중합효소가 결합할 수 있는 특정한 뉴클레오타이드 서열이 존재하는 DNA의 서열이다. 전사인자라불리우는 단백질은 RNA 중합효소가 프로모터를 발견하고 DNA에 결합한ㄴ 것을 도와주는 기능을 한다. 또한 인해서라 불리우는 서열들도 전사에 있어 중요한 역할을 수행한다. RNA중합효소가 프로모터에 결합한 후 이로부터 DNA의 두 가닥은 단일 가닥으로 풀리기 시작하며 RNA 중합효소에 의해서 복제된다. 프로모터의 존재로 어떤 DNA가닥이 전사될지를 결정하는 것이다. 이렇듯 DNA에서 RNA로 넘어가는 과정을 전사라하며 RNA에서 단백질로 넘어가는과정을 번역이라고 한다.