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단백질 dna와 rna의 복합체를 호출합니다. DNA와 유전자

단백질 dna와 rna의 복합체를 호출합니다. DNA와 유전자

오늘 강의의 주제는 DNA, RNA, 단백질의 합성입니다. DNA 합성을 복제 또는 복제(더블링)라고 하고, RNA 합성을 전사(DNA로 다시 쓰기)라고 하고, 리보솜이 메신저 RNA에서 수행하는 단백질 합성을 번역이라고 합니다. 즉, 뉴클레오티드 언어에서 언어로 번역합니다. 아미노산.

우리는 이 모든 과정에 대한 간략한 개요를 제공하는 동시에 이 주제가 연구된 깊이에 대한 아이디어를 제공하기 위해 분자 세부 사항에 대해 더 자세히 설명하려고 노력할 것입니다.

DNA 복제

두 개의 나선으로 구성된 DNA 분자는 세포 분열 중에 두 배가 됩니다. DNA 이중화는 가닥이 풀렸을 때 각 가닥에 대해 상보적인 사본이 완성될 수 있다는 사실에 기초하여 원래의 것을 복제하는 DNA 분자의 두 가닥을 얻을 수 있습니다.

DNA의 매개 변수 중 하나가 여기에 표시됩니다. 이것은 나선의 피치입니다. 각 완전한 회전에 대해 10개의 염기 쌍이 있습니다. 한 단계는 가장 가까운 선반 사이가 아니라 하나를 통과합니다. DNA에는 작은 홈이 있기 때문입니다 그리고 큰 것. 뉴클레오타이드 서열을 인식하는 단백질은 주요 홈을 통해 DNA와 상호 작용합니다. 나선의 피치는 34옹스트롬이고 이중 나선의 지름은 20옹스트롬입니다.

DNA 복제는 효소 DNA 중합효소에 의해 수행됩니다. 이 효소는 3' 말단에서만 DNA를 성장시킬 수 있습니다. 당신은 DNA 분자가 역평행이라는 것을 기억하고, 그것의 다른 끝을 3΄ 끝과 5΄ 끝이라고 합니다. 각 가닥에서 새로운 사본을 합성하는 동안 하나의 새로운 가닥은 5΄에서 3΄ 방향으로, 다른 하나는 3΄에서 5-말단 방향으로 늘어납니다. 그러나 DNA 중합효소는 5΄ 말단을 연장할 수 없습니다. 따라서 DNA의 한 가닥, 즉 효소에 "편리한" 방향으로 자라는 가닥의 합성은 연속적으로 진행되고(리딩 또는 리딩 가닥이라고 함), 다른 가닥의 합성은 짧은 시간 내에 수행됩니다. 조각(그것을 기술한 과학자를 기리기 위해 오카자키 조각이라고 함). 그런 다음 이러한 조각을 함께 꿰매고 이러한 스레드를 지연 스레드라고하며 일반적으로이 스레드의 복제가 더 느립니다. 복제 중에 형성되는 구조를 복제 분기라고 합니다.

우리가 박테리아의 복제 DNA를 조사하고 이것이 전자 현미경으로 관찰될 수 있다면, 그것이 먼저 "눈"을 형성한 다음 팽창하여 결국 전체 원형 DNA 분자가 복제되는 것을 볼 수 있습니다. 복제 프로세스는 매우 정밀하게 이루어지지만 절대적이지는 않습니다. 박테리아 DNA 중합효소는 실수를 합니다. 즉, 대략 10-6의 빈도로 주형 DNA 분자에 있던 잘못된 뉴클레오티드를 삽입합니다. 진핵 생물에서 효소는 더 복잡하기 때문에 더 정확하게 작동합니다. 인간의 DNA 복제 오류 수준은 10-7 - 10 -8로 추정됩니다. 복제의 정확도는 게놈의 다른 영역에서 다를 수 있습니다. 돌연변이 빈도가 증가한 영역이 있고 돌연변이가 거의 발생하지 않는 보다 보수적인 영역이 있습니다. 그리고 이것에서 DNA 돌연변이가 나타나는 과정과 돌연변이를 수정하는 과정의 두 가지 다른 과정을 구별해야합니다. 결국 돌연변이가 치명적인 결과를 초래하면 다음 세대에 나타나지 않고, 오류가 치명적이지 않으면 다음 세대에 수정되어 그 발현을 관찰하고 연구할 수 있을 것입니다. DNA 복제의 또 다른 특징은 DNA 중합효소가 스스로 합성 과정을 시작할 수 없으며 "씨앗"이 필요하다는 것입니다. 일반적으로 RNA 단편이 이러한 시드로 사용됩니다. 세균의 게놈이라고 하면 복제의 기점(출처, 시작)이라는 특별한 지점이 있는데, 이 지점에서 RNA를 합성하는 효소가 인식하는 서열이 있다. 그것은 RNA 중합효소의 부류에 속하며, 이 경우 프리마제(primase)라고 합니다. RNA 중합효소는 종자가 필요하지 않으며 이 효소는 RNA의 짧은 단편, 즉 DNA 합성이 시작되는 바로 그 "종자"를 합성합니다.

전사

다음 프로세스는 전사입니다. 더 자세히 살펴 보겠습니다.

전사는 DNA에서 RNA를 합성하는 것입니다. 즉, DNA 분자에서 RNA의 상보적 가닥 합성은 효소 RNA 중합효소에 의해 수행됩니다. 대장균과 같은 박테리아에는 하나의 RNA 중합효소가 있으며 모든 박테리아 효소는 서로 매우 유사합니다. 고등 유기체 (진핵 생물)에는 여러 효소가 있으며 RNA 중합 효소 I, RNA 중합 효소 II, RNA 중합 효소 III라고도하며 박테리아 효소와 유사하지만 더 복잡하고 더 많은 단백질을 포함합니다. 각 유형의 진핵생물 RNA 중합효소는 고유한 특수 기능, 즉 특정 유전자 세트를 전사합니다. 전사 동안 RNA 합성을 위한 주형 역할을 하는 DNA 가닥을 센스 또는 주형이라고 합니다. DNA의 두 번째 가닥은 비암호화라고 합니다(상보적 RNA는 단백질을 암호화하지 않으며 "의미 없음").

전사 과정에는 세 단계가 있습니다. 첫 번째 단계는 전사의 시작입니다 - RNA 가닥 합성의 시작, 뉴클레오티드 사이의 첫 번째 결합이 형성됩니다. 그런 다음 실이 늘어나고 신장 - 신장이되고 합성이 완료되면 종료가 발생하여 합성 된 RNA가 방출됩니다. 동시에 RNA 중합효소는 DNA를 "벗겨내고" 새로운 전사 주기를 준비합니다. 박테리아 RNA 중합효소는 매우 자세히 연구되었습니다. 그것은 여러 단백질 소단위로 구성됩니다: 2개의 α-소단위(이것은 작은 소단위), β- 및 β΄-소단위(큰 소단위) 및 ω-소단위. 함께 그들은 소위 최소 효소 또는 핵심 효소를 형성합니다. σ-소단위체는 이 핵심 효소에 부착될 수 있습니다. σ-소단위체는 RNA 합성을 시작하고 전사를 시작하는 데 필요합니다. 개시가 일어난 후, σ-소단위체가 복합체로부터 분리되고, 코어-효소가 추가 작업(사슬 연장)을 수행한다. DNA에 부착되면 σ 소단위는 전사가 시작되어야 하는 위치를 인식합니다. 촉진제라고 합니다. 프로모터는 RNA 합성의 시작을 나타내는 일련의 뉴클레오티드입니다. σ-서브유닛이 없으면 코어-효소는 프로모터에 의해 인식될 수 없습니다. 핵심 효소와 함께 σ 소단위체를 완전 효소 또는 홀로효소라고 합니다.

DNA, 즉 σ-subunit이 인식한 프로모터와 접촉하면 holoenzyme은 이중 나선 나선을 풀고 RNA 합성을 시작합니다. 꼬이지 않은 DNA의 스트레치는 리보뉴클레오티드가 상보적으로 부착되어야 하는 첫 번째 뉴클레오티드인 전사 개시 지점입니다. 전사가 시작되고 σ 소단위체가 떠나고 핵심 효소는 RNA 사슬의 연장을 계속합니다. 그런 다음 종료가 발생하고 핵심 효소가 방출되어 새로운 합성 주기를 위한 준비가 됩니다.

전사는 어떻게 연장됩니까?

RNA는 3' 말단에서 자랍니다. 각 뉴클레오타이드를 부착함으로써 코어 효소는 DNA를 따라 한 단계를 이동하고 하나의 뉴클레오타이드로 이동합니다. 세상의 모든 것은 상대적이기 때문에 핵심 효소는 움직이지 않고 DNA는 그것을 통해 "끌어당긴다"고 말할 수 있습니다. 결과는 동일할 것이 분명합니다. 그러나 우리는 DNA 분자를 따라 움직이는 것에 대해 이야기할 것입니다. 핵심효소를 구성하는 단백질 복합체의 크기는 150 Ǻ이다. RNA 중합효소의 크기 - 150×115×110Ǻ. 즉, 그런 나노머신이다. RNA 중합효소의 속도는 초당 최대 50개 뉴클레오티드입니다. 핵심 효소와 DNA 및 RNA의 복합체를 신장 복합체라고 합니다. 그것은 DNA-RNA 하이브리드를 포함합니다. 즉, DNA가 RNA와 짝을 이루는 부위이며, RNA의 3' 말단이 더 성장할 수 있도록 열려 있습니다. 이 하이브리드의 크기는 9개의 염기쌍입니다. DNA의 꼬이지 않은 영역은 약 12개의 염기쌍 길이입니다.

꼬이지 않은 부위 앞의 DNA에 RNA 중합효소가 결합되어 있습니다. 이 영역을 전면 DNA 이중체라고 하며 크기가 10bp입니다. 중합효소는 또한 백 DNA 이중체(back DNA duplex)라고 불리는 더 긴 DNA 부분과 연관되어 있습니다. 박테리아에서 RNA 중합효소를 합성하는 메신저 RNA의 크기는 1000개 이상의 뉴클레오타이드에 달할 수 있습니다. 진핵 세포에서 합성된 DNA의 크기는 100,000개 또는 수백만 개의 뉴클레오티드에 도달할 수 있습니다. 사실, 세포에 그러한 크기로 존재하는지 또는 합성 과정에서 처리 할 시간이 있는지 여부는 알려져 있지 않습니다.

연신율 복합체는 매우 안정적입니다. 그는 훌륭한 일을 해야 합니다. 즉, 그 자체로는 DNA와 함께 "떨어지지" 않습니다. 초당 최대 50개 뉴클레오티드의 속도로 DNA를 통해 이동할 수 있습니다. 이 과정을 변위(또는 전좌)라고 합니다. DNA와 RNA 중합효소(핵심효소)의 상호작용은 σ-소단위체와 달리 이 DNA의 서열에 의존하지 않습니다. 그리고 핵심효소는 특정 종결 신호를 통과하면 DNA 합성을 완료합니다.

핵심효소의 분자구조를 좀 더 자세히 분석해 보자. 위에서 언급한 바와 같이, 핵심 효소는 α- 및 β-서브유닛으로 구성됩니다. 그들은 마치 "입"또는 "발톱"을 형성하는 방식으로 연결됩니다. α-소단위체는 이 "발톱"의 기저부에 위치하며 구조적 기능을 수행합니다. 그들은 DNA 및 RNA와 상호 작용하지 않는 것 같습니다. ω 소단위는 구조적 기능도 가지고 있는 작은 단백질입니다. 작업의 주요 부분은 β- 및 β΄-소단위체의 몫에 속합니다. 그림에서 β΄ 소단위는 상단에 표시되고 β 소단위는 하단에 표시됩니다.

메인 채널이라고 불리는 "입" 내부는 효소의 활성 부위입니다. 여기에서 뉴클레오티드의 연결이 발생하고 RNA 합성 중에 새로운 결합이 형성됩니다. RNA 중합효소의 주요 채널은 신장 동안 DNA가 상주하는 곳입니다. 이 구조에서도 측면에는 뉴클레오티드가 RNA 합성을 위해 공급되는 소위 2차 채널이 있습니다.

RNA 중합효소 표면의 전하 분포는 그 기능을 제공합니다. 분포는 매우 논리적입니다. 핵산 분자는 음전하를 띠고 있습니다. 따라서 음전하를 띤 DNA가 있어야 하는 메인 채널의 공동에는 양전하가 늘어서 있습니다. RNA 중합효소의 표면은 음전하를 띤 아미노산으로 만들어져 DNA가 달라붙는 것을 방지합니다.

거의 반세기 전인 1953년에 D. Watson과 F. Crick은 유전자 물질인 DNA(디옥시리보핵산)의 구조적(분자) 구성 원리를 발견했습니다. DNA의 구조는 유전자 물질의 정확한 복제(복제) 메커니즘의 열쇠를 제공했습니다. 그래서 분자생물학이라는 새로운 과학이 생겨났습니다. 소위 분자 생물학의 중심 교리가 공식화되었습니다. DNA - RNA - 단백질. 그 의미는 DNA에 기록된 유전정보가 단백질의 형태로 구현되지만 직접적으로 구현되는 것이 아니라 관련 고분자인 리보핵산(RNA)을 통해 구현되며, 이러한 핵산에서 단백질로의 경로는 비가역적이라는 것이다. 따라서 DNA는 DNA에서 합성되어 자체 복제, 즉 여러 세대에 걸친 원래 유전 물질의 복제를 제공합니다. RNA는 DNA에서 합성되어 유전 정보를 여러 개의 RNA 사본 형태로 다시 쓰거나 전사합니다. RNA 분자는 단백질 합성을 위한 주형 역할을 합니다. 유전 정보는 폴리펩타이드 사슬 형태로 번역됩니다. 특별한 경우에, RNA는 DNA의 형태로 전사될 수 있고("역전사"), 또한 RNA의 형태로 복사될 수 있습니다(복제). 그러나 단백질은 결코 핵산의 주형이 될 수 없습니다(자세한 내용은 참조).

따라서 유기체의 유전, 즉 여러 세대에 걸쳐 재생되는 단백질 및 관련 형질의 집합을 결정하는 것은 DNA입니다. 단백질 생합성은 생물체의 중심 과정이며 핵산은 합성된 단백질의 전체 집합과 특성을 결정하는 프로그램을 제공하고 다른 한편으로 이 프로그램을 세대에 걸쳐 정확하게 재현하는 메커니즘을 제공합니다. . 결과적으로 현대 세포 형태의 생명의 기원은 유전 단백질 생합성 메커니즘의 출현으로 축소됩니다.

단백질 생합성

분자 생물학의 중심 교리는 유전 정보를 핵산에서 단백질로, 결과적으로 생물의 특성과 특성으로 전달하는 방법만을 가정합니다. 중앙 교리의 공식화 이후 수십 년 동안 이 경로의 실현 메커니즘에 대한 연구는 유전자(DNA)에서 단백질로 정보를 전달하고 단백질 합성을 위한 매트릭스 역할을 하는 것보다 훨씬 더 다양한 RNA의 기능을 밝혀냈습니다. .

무화과에. 도 1은 세포에서 단백질 생합성의 일반적인 도식을 나타낸다. 메신저 RNA위에서 논의한 단백질을 암호화하는 (messenger RNA, 메신저 RNA, mRNA)는 세포 RNA의 세 가지 주요 부류 중 하나일 뿐입니다. 그들의 부피(약 80%)는 또 다른 종류의 RNA입니다. 리보솜 RNA, 보편적인 단백질 합성 입자인 리보솜의 구조적 프레임과 기능적 중심을 형성합니다. 구조적으로나 기능적으로나 리보솜이라고 하는 초미세 분자 기계의 형성을 담당하는 것은 리보솜 RNA입니다. 리보솜은 mRNA 분자의 형태로 유전 정보를 수신하고 후자에 의해 프로그래밍되어 이 프로그램에 엄격하게 따라 단백질을 만듭니다.

그러나 단백질을 합성하기 위해서는 정보나 프로그램만으로는 충분하지 않습니다. 단백질을 만들 수 있는 재료도 필요합니다. 단백질 합성을 위한 물질의 흐름은 세포 RNA의 세 번째 부류를 거쳐 리보솜으로 간다 - RNA를 옮기다(전달 RNA, 전달 RNA, tRNA). 그들은 단백질의 건축 자재 역할을 하는 아미노산을 공유 결합-수용-아미노아실-tRNA의 형태로 리보솜에 입력합니다. 리보솜에서 아미노아실-tRNA는 mRNA의 코돈(3개 뉴클레오티드 조합)과 상호작용하여 번역 중에 코돈이 해독됩니다.

리보핵산

따라서 우리는 현대 생명체의 주요 과정인 단백질 생합성을 결정하는 주요 세포 RNA 세트를 가지고 있습니다. 이들은 mRNA, 리보솜 RNA 및 tRNA입니다. RNA는 효소(전사를 수행하는 RNA 중합효소)를 사용하여 DNA에서 합성됩니다. 세포 단백질을 암호화하는 DNA 영역은 mRNA의 형태로 재작성되는 반면, 리보솜 RNA 및 tRNA의 수많은 사본 합성을 위해 단백질로의 후속 번역 없이 집중적 재작성이 일어나는 세포 게놈의 특수 영역이 있습니다.

RNA의 화학 구조. 화학적으로 RNA는 DNA와 매우 유사합니다. 두 물질 모두 뉴클레오티드의 선형 중합체입니다. 각 단량체(뉴클레오티드)는 인산화된 N-글리코사이드로, 다섯 번째 탄소 원자(에스테르 결합)의 하이드록실 그룹에 인산염 그룹을 갖고 첫 번째 탄소 원자에 질소 염기( N-글리코시드 결합). DNA와 RNA의 주요 화학적 차이점은 RNA 단량체의 당 잔기는 리보스이고 DNA 단량체는 리보스의 유도체인 데옥시리보스로 두 번째 탄소 원자에 수산기가 없는 것입니다(그림 2). ).

DNA와 RNA에는 4가지 유형의 질소 염기가 있습니다. 2개의 퓨린 염기 - 아데닌(A) 및 구아닌(G) - 및 2개의 피리미딘 염기 - 시토신(C) 및 우라실(U) 또는 메틸화된 유도체 티민(T).

우라실은 RNA 단량체의 특징이고 티민은 DNA 단량체의 특징이며 이것이 RNA와 DNA의 두 번째 차이점입니다. 단량체(RNA 리보뉴클레오타이드 또는 DNA 데옥시리보뉴클레오타이드)는 당 잔기(5탄당의 다섯 번째와 세 번째 탄소 원자 사이) 사이에 포스포디에스테르 다리를 형성하여 고분자 사슬을 형성합니다. 따라서 핵산의 폴리머 사슬(DNA 또는 RNA)은 질소 염기를 측기로 갖는 선형 당-인산 백본으로 나타낼 수 있습니다.

RNA의 거대 분자 구조. 두 가지 유형의 핵산 사이의 근본적인 거대 구조적 차이점은 DNA가 단일 이중 나선, 즉 두 개의 상보적인 연결된 폴리머 가닥의 거대 분자로 공통 축을 중심으로 나선형으로 꼬여 있다는 것입니다([ , ] 참조). RNA는 단일 이중 나선입니다. - 가닥 폴리머. 동시에 측기(질소 염기)의 상호 작용은 물론 당-인산염 백본의 인산염 및 하이드록실과도 상호 작용하여 단일 가닥 RNA 중합체가 자체적으로 접혀 다음으로 꼬이게 됩니다. 단백질 폴리펩타이드 사슬이 조밀한 구형으로 접히는 것과 유사한 조밀한 구조. 이러한 방식으로 독특한 RNA 뉴클레오타이드 서열은 독특한 공간 구조를 형성할 수 있습니다.

RNA의 특정 공간 구조는 1974년 tRNA 중 하나의 원자 구조를 해독할 때 처음으로 입증되었습니다[ , ](그림 3). 76개의 뉴클레오티드 단위체로 구성된 tRNA 고분자 사슬의 접힘은 두 개의 돌출부가 직각으로 돌출된 매우 조밀한 구형 코어를 형성합니다. 그것들은 DNA와 유사한 짧은 이중 나선이지만, 동일한 RNA 가닥의 섹션들의 상호작용에 의해 구성됩니다. 돌출부 중 하나는 아미노산 수용체이며 리보솜에서 단백질 폴리펩타이드 사슬의 합성에 관여하는 반면, 다른 하나는 동일한 리보솜에서 mRNA의 코딩 삼중항(코돈)과 상보적 상호작용을 위한 것입니다. 이러한 구조만이 tRNA에 아미노산을 부착시키는 단백질 효소 및 번역 중에 리보솜과 특이적으로 상호작용할 수 있습니다. 즉, 이들에 의해 특이적으로 "인식"됩니다.

분리된 리보솜 RNA에 대한 연구는 이러한 유형의 훨씬 더 긴 선형 중합체로부터 조밀한 특정 구조의 형성에 대한 다음과 같은 놀라운 예를 제공했습니다. 리보솜은 크고 작은 리보솜 하위 입자(하위 단위)의 두 개의 불평등한 부분으로 구성됩니다. 각 소단위는 하나의 고분자 RNA와 다양한 리보솜 단백질로 구성됩니다. 리보솜 RNA 사슬의 길이는 매우 중요합니다. 예를 들어 박테리아 리보솜의 작은 소단위체의 RNA는 1500개 이상의 뉴클레오티드를 포함하고 큰 소단위체의 RNA는 약 3000개의 뉴클레오티드를 포함합니다. 인간을 포함한 포유동물에서 이 RNA는 훨씬 더 큽니다. 작은 소단위체와 큰 소단위체에 각각 약 1900개의 뉴클레오티드와 5000개 이상의 뉴클레오티드가 있습니다.

단백질 파트너로부터 분리되어 순수한 형태로 얻어진 분리된 리보솜 RNA는 자체적으로 리보솜 서브유닛과 크기 및 모양이 유사한 조밀한 구조로 접힐 수 있는 것으로 나타났습니다. 크고 작은 하위 입자의 모양이 다르므로 크고 작은 리보솜 RNA의 모양도 다릅니다(그림 4). 따라서 리보솜 RNA의 선형 사슬은 리보솜 하위 입자의 크기, 모양 및 내부 구조, 결과적으로 전체 리보솜의 내부 구조를 결정하는 특정 공간 구조로 자체 조직화됩니다.

마이너 RNA. 살아있는 세포의 성분과 전체 세포 RNA의 개별 분획을 연구하면서 문제가 RNA의 세 가지 주요 유형에만 국한되지 않는다는 것이 분명해졌습니다. 자연에는 다른 많은 유형의 RNA가 있다는 것이 밝혀졌습니다. 우선, 이들은 종종 알려지지 않은 기능을 가진 최대 300개의 뉴클레오티드를 포함하는 소위 "작은 RNA"입니다. 일반적으로 하나 이상의 단백질과 관련되어 있으며 세포에 리보핵단백질("작은 RNP")로 표시됩니다.

작은 RNA는 세포질, 핵, 핵소체 및 미토콘드리아를 포함한 세포의 모든 부분에 존재합니다. 기능이 알려진 작은 RNP의 대부분은 주요 유형의 RNA의 전사 후 처리(RNA 처리), 즉 mRNA 전구체를 성숙한 mRNA로 변환(스플라이싱), mRNA 편집, tRNA 생합성 및 리보솜 성숙의 메커니즘에 관여합니다. RNA. 세포에서 가장 풍부한 유형의 작은 RNP(SRP) 중 하나는 세포막을 가로질러 합성된 단백질의 수송에서 중요한 역할을 합니다. 수행하는 알려진 유형의 작은 RNA 규제 기능방송중. 특별한 작은 RNA는 세포 생성에서 DNA 복제를 유지하는 가장 중요한 효소인 텔로머라제의 일부입니다. 그들의 분자 크기는 세포 구형 단백질의 크기와 비슷하다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 살아있는 세포의 기능은 그 안에서 합성된 다양한 단백질뿐만 아니라 다양한 RNA의 풍부한 세트의 존재에 의해 결정된다는 것이 점차 분명해집니다. 단백질.

리보자임. 모든 활동적인 생명체는 신진대사를 기반으로 하며, 신진대사의 모든 생화학적 반응은 진화에 의해 생성된 고효율 특정 촉매 덕분에 생명체에 적합한 속도로 발생합니다. 수십 년 동안 생화학자들은 생물학적 촉매가 항상 그리고 어디에서나 효소, 또는 효소. 1982-1983년에도 마찬가지입니다. 자연계에는 단백질과 마찬가지로 매우 특이적인 촉매 활성을 갖는 RNA 유형이 있는 것으로 나타났습니다[ , ]. 이러한 RNA 촉매는 리보자임.생화학 반응의 촉매 작용에서 단백질의 배타성에 대한 아이디어는 끝났습니다.

현재 리보솜도 리보자임으로 간주됩니다. 실제로, 이용 가능한 모든 실험 데이터는 리보솜에서 단백질 폴리펩타이드 사슬의 합성이 리보솜 단백질이 아니라 리보솜 RNA에 의해 촉매된다는 것을 나타냅니다. 번역 동안 단백질 폴리펩타이드 사슬이 확장되는 트랜스펩티드화 반응의 촉매작용을 담당하는 큰 리보솜 RNA의 촉매 영역이 확인되었습니다.

바이러스 DNA의 복제는 그 메커니즘이 세포 자체의 유전물질인 DNA 복제와 크게 다르지 않다. 바이러스 RNA의 경우 모든 RNA가 주형인 DNA에서만 합성되는 정상 세포에서는 억제되거나 완전히 없는 과정이 실현된다. RNA 함유 바이러스에 감염되면 상황은 두 가지가 될 수 있습니다. 어떤 경우에는 DNA가 바이러스 RNA에서 주형으로 합성되고("역전사") 바이러스 RNA의 수많은 사본이 이 DNA에 전사됩니다. 우리에게 가장 흥미로운 다른 사례로, 상보적 RNA 사슬이 바이러스 RNA에서 합성되는데, 이는 바이러스 RNA의 새로운 사본의 합성(복제)을 위한 주형 역할을 합니다. 따라서 RNA 함유 바이러스에 감염되는 동안 DNA의 경우와 마찬가지로 자체 구조의 재생산을 결정하는 RNA의 기본 능력이 실현됩니다.

RNA의 다기능성. RNA의 기능에 대한 지식을 요약하고 검토하면 자연에서 이 중합체의 놀라운 다기능성에 대해 말할 수 있습니다. RNA의 알려진 주요 기능 목록은 다음과 같습니다.

유전적 복제 기능: 상보적 서열을 통해 뉴클레오티드의 선형 서열을 복사(복제)하는 구조적 능력. 이 기능은 바이러스 감염에서 실현되며 세포 유기체의 삶에서 DNA의 주요 기능인 유전 물질의 복제와 유사합니다.

코딩 기능: 뉴클레오티드의 선형 서열에 의한 단백질 합성 프로그래밍. 이것은 DNA와 같은 기능입니다. DNA와 RNA 모두에서 동일한 뉴클레오티드 삼중항은 단백질의 20개 아미노산을 암호화하고, 핵산 사슬의 삼중항 서열은 단백질 폴리펩티드 사슬에서 20가지 유형의 아미노산을 순차적으로 배열하는 프로그램입니다.

구조 형성 기능: 독특한 3차원 구조의 형성. 조밀하게 접힌 작은 RNA 분자는 기본적으로 구형 단백질의 3차원 구조와 유사하지만, 더 긴 RNA 분자는 더 큰 생물학적 입자 또는 핵을 형성할 수도 있습니다.

인식 기능: 다른 거대분자(단백질 및 기타 RNA 포함) 및 작은 리간드와의 고도로 특정한 공간 상호작용. 이 기능은 아마도 단백질의 주요 기능일 것입니다. 이것은 독특한 방식으로 접혀 특정한 3차원 구조를 형성하는 폴리머의 능력을 기반으로 합니다. 인식 기능은 특정 촉매 작용의 기초입니다.

촉매 기능: 리보자임에 의한 화학 반응의 특정 촉매. 이 기능은 효소 단백질의 효소 기능과 유사합니다.

일반적으로 RNA는 우주의 진화 시기나 창조주의 지성이 발명을 하기에 충분하지 않은 놀라운 중합체로 우리에게 나타납니다. 알 수 있는 바와 같이, RNA는 생명에 근본적으로 중요한 두 중합체(DNA와 단백질)의 기능을 수행할 수 있습니다. 과학보다 먼저 의문이 제기된 것은 놀라운 일이 아닙니다. RNA 세계의 출현과 자급자족적 존재가 현대 DNA-단백질 형태의 생명체 출현보다 먼저 일어날 수 있습니까?

생명의 기원

Oparin의 단백질 코아세르베이트 이론. 아마도 생명의 기원에 대한 생물학적 기원에 대한 최초의 과학적이고 잘 숙고된 이론은 생화학자 A.I.에 의해 제안되었을 것입니다. 지난 세기의 20 년대에 Oparin [,]. 이 이론은 모든 것이 단백질에서 시작되었다는 개념과 특정 조건에서 단백질 단량체(아미노산)와 단백질 유사 중합체(폴리펩티드)가 무생물적 방식으로 자발적인 화학적 합성의 가능성에 기반을 두고 있습니다. 이론의 출판은 인공적인 조건에서 그러한 합성의 현실을 보여주는 전 세계의 여러 실험실에서 수많은 실험을 자극했습니다. 이 이론은 빠르게 일반적으로 받아 들여지고 엄청나게 인기를 얻었습니다.

그것의 주요 가정은 1차 "육수"에서 자발적으로 발생하는 단백질 유사 화합물이 "코아세르베이트 방울 - 더 묽은 수용액에 떠 있는 별도의 콜로이드 시스템(졸)으로 결합된다는 것입니다. 이것은 유기체의 출현을 위한 주요 전제 조건을 제공했습니다 - 특정 생화학적 시스템을 환경으로부터 분리, 구획화. 코아세르베이트 방울의 일부 단백질 유사 화합물이 촉매 활성을 가질 수 있기 때문에 방울 내부에서 생화학적 합성 반응을 겪을 수 있게 되었습니다. 코아세르베이트의 후속 분해와 함께 부분으로의 재생 - 복제 코아세르베이트는 살아있는 세포의 원형으로 간주되었습니다(그림 5).

오랫동안 생명의 기원 분야의 거의 모든 전문가에게 눈을 돌린 한 가지 문제를 제외하고는 모든 것이 잘 생각되고 이론적으로 과학적으로 입증되었습니다. 단백질 분자의 성공적인 단일 구성(예: 이 코아세르베이트의 성장 및 번식에 이점을 제공하는 효과적인 촉매)이 코아세르베이트에서 임의의 주형이 없는 합성을 통해 자발적으로 발생했다면 어떻게 코아세르베이트 내 분포를 위해 복제될 수 있었습니까? , 그리고 후손 코아세르베이트로의 전송의 경우 더욱 그러합니까? 이론은 코아세르베이트 내에서 그리고 여러 세대에 걸쳐 단일하고 무작위로 나타나는 효과적인 단백질 구조의 정확한 번식 문제에 대한 해결책을 제시할 수 없었습니다.

현대 생활의 선구자로서의 RNA의 세계. 유전 암호, 핵산 및 단백질 생합성에 대한 지식의 축적은 TOM에 대한 근본적으로 새로운 아이디어의 승인으로 이어졌습니다. 핵산은 고분자 구조가 새로운 사슬 합성의 상보성 원리로 인해(자세한 내용은 참조), 단량체 단위의 선형 시퀀스를 복사할 수 있는 능력을 제공하는 유일한 유형의 생물학적 고분자입니다. 폴리머, 그 미세 구조를 재생산(복제)하는 능력. 그러므로 오직 핵산, 그러나 단백질은 아닌 유전 물질, 즉 세대에 걸쳐 특정 미세 구조를 반복하는 재생 가능한 분자가 될 수 있습니다.

여러 가지 이유로 1차 유전 물질을 나타낼 수 있는 것은 DNA가 아니라 RNA입니다.

첫째,화학적 합성과 생화학적 반응 모두에서 리보뉴클레오티드는 데옥시리보뉴클레오티드보다 우선합니다. 데옥시리보뉴클레오티드는 리보뉴클레오티드의 변형 산물입니다(그림 2 참조).

둘째,가장 오래되고 보편적인 생명 대사 과정에서 리보뉴클레오사이드 폴리포스페이트(ATP 등)와 같은 주요 에너지 운반체를 포함하여 널리 대표되는 것은 디옥시리보뉴클레오타이드가 아니라 리보뉴클레오타이드입니다.

셋째, RNA 복제는 DNA의 개입 없이 발생할 수 있으며, 현대 생활 세계에서도 DNA 복제의 메커니즘은 DNA 사슬 합성의 시작에 RNA 프라이머의 필수 참여를 필요로 합니다.

네번째, DNA와 동일한 주형과 유전 기능을 모두 가지고 있는 RNA는 화학 반응의 촉매 작용을 포함하여 단백질 고유의 여러 기능을 수행할 수도 있습니다. 따라서 DNA를 단백질 생합성에 직접 참여하지 않고 세포 게놈에서 고유한 유전자 사본을 재생산하고 저장하는 기능을 수행하도록 전문화된 RNA의 변형으로 이후의 진화적 획득으로 간주해야 할 모든 이유가 있습니다.

촉매 활성 RNA가 발견된 후, 생명의 기원에서 RNA가 우월하다는 생각이 발달에 강한 자극을 받아 개념이 공식화되었습니다. 자급 자족 RNA 세계,현대 생활 이전 [ , ]. RNA 세계의 출현에 대한 가능한 계획은 그림 1에 나와 있습니다. 6.

리보뉴클레오타이드의 비생물학적 합성 및 RNA-유형 올리고머 및 폴리머로의 공유 결합은 아미노산 및 폴리펩타이드의 형성에 대해 가정된 대략 동일한 조건 및 동일한 화학적 환경에서 발생할 수 있습니다. 최근 A.B. Chetverin et al.(Protein Institute, Russian Academy of Sciences)은 일반 수성 배지에서 최소한 일부 폴리리보뉴클레오타이드(RNA)가 에스테르 교환 반응에 의해 자발적인 재조합, 즉 사슬 분절의 교환이 가능하다는 것을 실험적으로 보여주었습니다. 짧은 사슬 부분을 긴 부분으로 교환하면 폴리리보뉴클레오타이드(RNA)가 늘어나야 하며, 이러한 재조합 자체는 이러한 분자의 구조적 다양성에 기여해야 합니다. 촉매 활성 RNA 분자도 그들 사이에서 발생할 수 있습니다.

리보뉴클레오타이드의 중합을 촉매할 수 있는 단일 RNA 분자의 출현 또는 주형에서와 같이 상보적 사슬에 올리고뉴클레오타이드의 스플라이싱을 촉매할 수 있는 단일 RNA 분자의 출현[ , ]은 RNA 복제 메커니즘의 형성을 의미했습니다. RNA 촉매 자체(리보자임)의 복제는 자기 복제 RNA 집단의 출현을 초래해야 합니다. 자신을 복제함으로써 RNA가 증식했습니다. 자기 복제 RNA 집단의 복제(돌연변이)와 재조합의 피할 수 없는 오류는 이 세계의 계속 증가하는 다양성을 만들었습니다. 따라서 RNA의 고대 세계는 다음과 같다. "RNA 분자가 유전 물질이자 효소와 같은 촉매 역할을 하는 자급자족 가능한 생물학적 세계" .

단백질 생합성의 출현. 또한 RNA 세계에 기초하여 단백질 생합성 메커니즘의 형성, 유전된 구조와 특성을 가진 다양한 단백질의 출현, 단백질 생합성 시스템 및 단백질 세트의 구획화(코아세르베이트 형태 가능), 후자는 세포 구조로 - 살아있는 세포 (그림 6 참조)가 발생해야합니다. ).

RNA의 고대 세계에서 현대 단백질 합성 세계로의 이행 문제는 순전히 이론적인 해법으로도 가장 어려운 문제다. 폴리펩타이드와 단백질 유사 물질의 비생물학적 합성 가능성은 문제 해결에 도움이 되지 않습니다. 왜냐하면 이 합성이 RNA와 연관되어 유전적 통제를 받을 수 있는 특정한 방법이 없기 때문입니다. 폴리펩타이드와 단백질의 유전적으로 제어되는 합성은 이미 존재하는 RNA의 세계를 기반으로 자체 방식으로 1차 생물 합성과 독립적으로 발전해야 했습니다. RNA 세계에서 단백질 생합성의 현대 메커니즘의 기원에 대한 몇 가지 가설이 문헌에서 제안되었지만, 아마도 그들 중 어느 것도 물리화학적 능력 측면에서 철저하게 고려되고 흠이 없는 것으로 간주될 수 없습니다. 나는 단백질 생합성 장치 (그림 7)의 출현으로 이어지는 RNA의 진화 및 전문화 과정에 대한 내 버전을 제시 할 것이지만 완전한 척하지는 않습니다.

제안된 가상 계획은 기본적으로 보이는 두 가지 필수 사항을 포함합니다.

첫째,생물학적으로 합성된 올리고리보뉴클레오티드는 자발적인 비효소적 에스테르 교환 반응의 메커니즘을 통해 활발하게 재조합되어 연장된 RNA 사슬이 형성되고 다양성이 발생하는 것으로 가정됩니다. 이러한 방식으로 촉매 활성 유형의 RNA(리보자임)와 특수 기능을 가진 다른 유형의 RNA가 모두 올리고뉴클레오티드 및 폴리뉴클레오티드 집단에 나타날 수 있습니다(그림 7 참조). 또한, 폴리뉴클레오티드 주형에 상보적인 결합을 하는 올리고뉴클레오티드의 비효소적 재조합은 이 주형에 상보적인 단편을 단일 사슬로 가교(스플라이싱)할 수 있습니다. 모노뉴클레오타이드의 촉매 중합이 아닌 이러한 방식으로 RNA의 1차 복사(전파)가 수행될 수 있습니다. 물론 중합효소 활성을 가진 리보자임이 나타난다면 복제의 효율성(정확도, 속도, 생산성)은 보완적인 기반이 된다. 매트릭스가 크게 증가했어야 합니다.

초내 버전의 근본적인 요점은 단백질 생합성을 위한 기본 장치가 유전 물질(RNA 및 DNA)의 효소(중합 효소) 복제 장치가 출현하기 전에 여러 유형의 특수 RNA를 기반으로 발생했다는 것입니다. 이 기본 장치에는 펩티딜 트랜스퍼라제 활성이 있는 촉매 활성 프로리보솜 RNA가 포함되었습니다. 아미노산 또는 짧은 펩티드에 특이적으로 결합하는 일련의 pro-tRNA; 촉매 proribosomal RNA, pro-mRNA 및 pro-tRNA와 동시에 상호작용할 수 있는 또 다른 proribosomal RNA(그림 7 참조). 그러한 시스템은 그것에 의해 촉매되는 transpeptidation 반응으로 인해 이미 폴리펩티드 사슬을 합성할 수 있습니다. 다른 촉매 활성 단백질 중에서 1차 효소(효소) - 뉴클레오티드의 중합을 촉매하는 단백질 - 레플리카제 또는 NK 중합효소가 나타났습니다.

그러나 현대 생활 세계의 전신인 고대 RNA 세계의 가설은 RNA에서 전이의 메커니즘과 그 복제에 대한 과학적으로 그럴듯한 설명인 주요 어려움을 극복하기에 충분한 정당성을 결코 얻을 수 없을 가능성이 있습니다. 단백질 생합성에. A.D.의 매력적이고 잘 고안된 대립 가설이 있습니다. Altshtein(Institute of Gene Biology, Russia Academy of Sciences), 유전 물질의 복제와 그 번역(단백질 합성)이 동시에 발생하고 진화했으며, abiogenically 합성된 oligonucleotides와 aminoacyl-nucleotidylates - 혼합 무수물의 상호 작용으로 시작하여 접합되었다고 가정합니다. 아미노산과 뉴클레오티드. 하지만 그건 다음 이야기... "그리고 Scheherazade는 아침을 잡았고 그녀는 허용 된 연설을 중단했습니다.".)

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Spirin Alexander Sergeevich - 학자, 러시아 과학 아카데미 상임위원회 회원, 러시아 과학 아카데미 단백질 연구소 소장.

생합성에서 유전 정보의 실현 과정은 참여로 수행됩니다. 세 가지 유형리보핵산(RNA): 정보(매트릭스) - mRNA(mRNA), 리보솜 - rRNA 및 수송 tRNA. 모든 리보핵산은 DNA 분자의 해당 영역에서 합성됩니다. 그들은 DNA보다 훨씬 작고 단일 뉴클레오티드 사슬입니다. 뉴클레오티드는 인산 잔기(인산염), 오탄당(리보스) 및 네 가지 질소 염기(아데닌, 시토신, 구아닌, 우라실) 중 하나를 포함합니다. 질소 염기인 우라실은 아데닌과 상보적입니다.

생합성 과정에는 전사, 접합 및 번역과 같은 여러 단계가 포함됩니다.

첫 번째 단계를 전사라고 합니다. 전사는 세포 핵에서 발생합니다. mRNA는 DNA 분자의 특정 유전자 부위에서 합성됩니다. 효소의 복합체가 합성에 관여하며, 그 중 주된 것은 RNA 중합 효소입니다.

mRNA의 합성은 전사 시작 부위인 프로모터인 DNA 분자의 특정 부위를 RNA 중합효소에 의해 검출하는 것으로 시작됩니다. 프로모터에 부착된 후 RNA 중합효소는 DNA 나선의 인접한 회전을 풉니다. 이 지점에서 두 가닥의 DNA가 갈라지고 그 중 한 가닥에서 mRNA 합성이 일어납니다. 리보뉴클레오타이드의 사슬로의 조립은 DNA 뉴클레오타이드와의 상보성에 따라 발생하며 또한 주형 DNA 사슬에 역평행합니다. RNA 중합효소는 5' 말단에서 3' 말단으로만 폴리뉴클레오타이드를 조립할 수 있다는 사실 때문에 두 DNA 가닥 중 하나만 전사를 위한 주형으로 작용할 수 있습니다. ' 끝. 이러한 사슬을 codogenic이라고 합니다.

DNA 분자에서 2개의 폴리뉴클레오티드 사슬 연결의 역평행은 RNA 중합효소가 mRNA 합성을 위한 주형을 올바르게 선택할 수 있도록 합니다.

codogenic DNA 사슬을 따라 이동하면서 RNA 중합효소는 특정 뉴클레오티드 서열, 즉 전사 종결자를 만날 때까지 정보를 정확하고 점진적으로 다시 작성합니다. 이 영역에서 RNA 중합효소는 DNA 주형과 새로 합성된 mRNA에서 분리됩니다. 프로모터, 전사된 서열 및 종결자를 포함하는 DNA 분자의 단편은 전사 단위인 전사체를 형성한다.

추가 연구에 따르면 번역에 관여하는 성숙한 mRNA의 전구체인 전사 중에 소위 pro-mRNA가 합성된다는 것이 밝혀졌습니다. Pro-mRNA는 훨씬 더 크고 상응하는 폴리펩타이드 사슬의 합성을 코딩하지 않는 단편을 포함합니다. DNA에는 rRNA, tRNA 및 폴리펩타이드를 암호화하는 영역과 함께 유전 정보를 포함하지 않는 단편이 있습니다. 엑손이라고 하는 코딩 단편과 달리 인트론이라고 합니다. 인트론은 DNA 분자의 많은 영역에서 발견됩니다. 예를 들어, 닭 오브알부민을 암호화하는 DNA 영역인 한 유전자는 7개의 인트론을 포함하는 반면 쥐 혈청 알부민 유전자는 13개의 인트론을 포함합니다. 인트론의 길이는 200-1000 쌍의 DNA 뉴클레오티드로 다릅니다. 인트론은 엑손과 동시에 읽혀(전사)되므로 pore-mRNA는 성숙한 mRNA보다 훨씬 길다. mRNA의 성숙 또는 처리에는 1차 전사체의 변형과 그로부터 비암호화 인트론 영역의 제거, 그 다음 코딩 서열(엑손)의 연결이 포함됩니다. 처리 과정에서 인트론은 특별한 효소에 의해 pro-mRNA에서 "절단"되고 엑손 단편은 엄격한 순서로 함께 "접합"됩니다. 스플라이싱하는 동안 해당 폴리펩티드의 합성에 필요한 정보, 즉 구조 유전자의 정보 부분을 포함하는 성숙한 mRNA가 형성됩니다.

인트론의 의미와 기능은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만 DNA에서 엑손의 일부만 읽으면 성숙한 mRNA가 형성되지 않는다는 것이 밝혀졌다. 스플라이싱 프로세스는 오브알부민을 예로 사용하여 연구되었습니다. 1개의 엑손과 7개의 인트론을 포함합니다. 먼저 DNA에서 7700개의 뉴클레오티드를 포함하는 pro-mRNA를 합성합니다. 그런 다음 pro-mRNA 뉴클레오티드 수는 6800으로 감소한 다음 5600, 4850, 3800, 3400 등으로 감소합니다. 엑손에 해당하는 최대 1372개의 뉴클레오티드. 1372개의 뉴클레오티드를 포함하는 mRNA는 핵을 떠나 세포질로 들어가 리보솜으로 들어가 해당 폴리펩티드를 합성합니다.

생합성의 다음 단계인 번역은 tRNA의 참여로 리보솜의 세포질에서 발생합니다.

Transfer RNA는 핵에서 합성되지만 세포의 세포질에서 자유 상태로 기능합니다. 하나의 tRNA 분자는 75-95개의 뉴클레오티드를 포함하며 클로버 잎과 유사한 다소 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 특히 중요한 네 부분이 있습니다. 수용체 "줄기"는 tRNA의 두 말단 부분의 상보적 연결에 의해 형성됩니다. 7개의 염기쌍이 있습니다. 이 줄기의 3'-말단은 다소 더 길고 자유 OH기가 있는 CCA 서열로 끝나는 단일 가닥 영역(수용체 말단)을 형성합니다. 수송 가능한 아미노산이 이 말단에 부착됩니다. 나머지 세 가지는 루프를 형성하는 짝을 이루지 않은 섹션으로 끝나는 상보적인 짝을 이루는 뉴클레오티드 서열입니다. 이 가지의 중간인 안티코돈은 5쌍으로 구성되며 루프 중앙에 안티코돈을 포함합니다. 안티코돈은 mRNA 코돈에 상보적인 3개의 뉴클레오티드로, 이 tRNA에 의해 펩티드 합성 부위로 운반되는 아미노산을 암호화합니다.

수용체와 안티코돈 가지 사이에는 두 개의 측가지가 있습니다. 루프에는 변형된 염기인 dihydrouridine(D-loop)과 삼중항 T ᴪC가 포함되어 있습니다. 여기서 ᴪ은 pseudouridine(T ᴪC-loop)입니다. 안티코돈과 TᴪC 가지 사이에는 3-5개에서 13-21개의 뉴클레오티드를 포함하는 추가 루프가 있습니다.

tRNA에 아미노산을 추가하기 전에 효소 aminoacyl-tRNA 합성효소에 의한 활성화가 선행됩니다. 이 효소는 각 아미노산에 대해 특이적입니다. 활성화된 아미노산은 해당 tRNA에 부착되어 리보솜으로 전달됩니다.

번역의 중심 위치는 리보솜에 속합니다. 리보솜은 많은 부분에 존재하는 세포질의 리보핵 단백질 소기관입니다. 원핵 생물의 리보솜 크기는 평균 30 * 30 * 20 nm, 진핵 생물의 경우 40 * 40 * 20 nm입니다. 일반적으로 크기는 침강 단위(S)로 결정됩니다. 즉, 적절한 배지에서 원심분리하는 동안 침강 속도입니다. E. coli 박테리아에서 리보솜은 70S의 크기를 가지며 2개의 하위 입자로 구성되며, 그 중 하나는 상수 30S, 두 번째는 50S이며 64% 리보솜 RNA와 36% 단백질을 포함합니다.

mRNA 분자는 핵을 빠져나와 세포질로 들어가 리보솜의 작은 소단위체에 붙습니다. 번역은 소위 시작 코돈(합성 개시제) - AUG -로 시작됩니다. tRNA가 활성화된 아미노산을 리보솜에 전달할 때 안티코돈은 상보적인 mRNA 코돈의 뉴클레오티드에 수소 결합됩니다. 해당 아미노산이 있는 tRNA의 수용체 말단은 리보솜의 큰 소단위체 표면에 부착됩니다. 첫 번째 아미노산 이후에 또 다른 tRNA가 다음 아미노산을 전달하여 리보솜에서 폴리펩타이드 사슬이 합성됩니다. mRNA 분자는 일반적으로 폴리솜으로 연결된 여러(5-20) 리보솜에서 한 번에 작동합니다. 폴리펩타이드 사슬 합성의 시작을 개시(initiation)라고 하고, 그 성장을 신장(elogation)이라고 합니다. 폴리펩타이드 사슬의 아미노산 서열은 mRNA의 코돈 서열에 의해 결정됩니다. 폴리펩타이드 사슬의 합성은 코돈 - 종결자 - UAA -, - UAG - 또는 - UGA - 중 하나가 mRNA에 나타나면 중단됩니다. 주어진 폴리펩타이드 사슬의 합성이 끝나는 것을 종결이라고 합니다.

동물 세포에서 폴리펩타이드 사슬은 1초에 7개 아미노산만큼 길어지고 mRNA는 리보솜에서 21개 뉴클레오타이드로 진행된다는 것이 확립되었습니다. 박테리아에서 이 과정은 2-3배 더 빠르게 진행됩니다.

결과적으로, 단백질 분자의 1차 구조인 폴리펩타이드 사슬의 합성은 매트릭스 리보핵산(mRNA)의 뉴클레오타이드 교체 순서에 따라 리보솜에서 발생합니다.

단백질 생합성(번역)은 핵산의 1차 구조에 암호화된 정보가 합성된 단백질의 아미노산 서열로 번역되는 동안 세포의 유전 프로그램의 구현에서 가장 중요한 단계입니다. 즉, 번역은 핵산의 4글자(뉴클레오티드 수에 따라) "언어"를 단백질의 20자(단백질 생성 아미노산 수에 따라) "언어"로 번역하는 것입니다. 번역은 유전자 코드의 규칙에 따라 수행됩니다.

중요성 M. Nirenberg와 J. Mattei, 그리고 1961년에 시작된 S. Ochoa와 G. Korans는 유전자 코드를 밝혀내야 했습니다. 미국에서. 그들은 방법을 개발하고 폴리펩티드 사슬에서 주어진 아미노산의 위치를 제어하는 mRNA 코돈의 뉴클레오티드 서열을 실험적으로 확립했습니다. 모든 아미노산, 리보솜, tRNA, ATP 및 효소를 포함하는 무세포 배지에서 M. Nirenberg와 J. Mattei는 인공적으로 합성된 mRNA형 생체고분자를 도입했는데, 이는 동일한 뉴클레오티드 사슬인 UUU - UUU - UUU - UUU - 등. 바이오폴리머는 단 하나의 아미노산인 페닐알라닌을 함유하는 폴리펩타이드 사슬의 합성을 암호화하고; 이러한 사슬을 폴리페닐알라닌이라고 합니다. mRNA가 질소 염기 시토신 - CCC - CCC - CCC - CCC -를 포함하는 뉴클레오티드를 포함하는 코돈으로 구성된 경우 아미노산 프롤린 - 폴리프롤린을 포함하는 폴리펩티드 사슬이 합성되었습니다. 코돈을 포함하는 인공 mRNA 바이오폴리머 - AGU - AGU - AGU - AGU - 아미노산 세린 - 폴리세린 등으로부터 폴리펩타이드 사슬 합성

역전사.

역전사는 단일 가닥 RNA 주형에 이중 가닥 DNA를 형성하는 과정입니다. 이 과정을 역전사라고 합니다. 왜냐하면 유전 정보의 전달은 전사와 관련하여 "역" 방향으로 일어나기 때문입니다.

Reverse transcriptase(revertase 또는 RNA-dependent DNA polymerase)는 역전사(reverse transcription)라고 불리는 과정에서 RNA 주형에 대한 DNA 합성을 촉매하는 효소입니다. , 인간 면역 결핍 바이러스 및 T 세포 인간 림프종 유형 1 및 2. 바이러스 RNA가 세포에 들어간 후 바이러스 입자에 포함 된 역전사 효소는 이에 상보적인 DNA를 합성한 다음 매트릭스에서와 같이 이 DNA 사슬에서 완성됩니다. 두 번째 사슬 레트로바이러스는 RNA를 함유한 바이러스로, 생애주기에는 역전사효소에 의한 DNA 형성 단계와 프로바이러스 형태로 숙주 세포 게놈에 도입되는 단계가 포함됩니다.

프로바이러스를 게놈에 도입하기 위한 선호되는 부위는 없습니다. 이것은 그것을 이동성 유전 요소로 분류하는 것을 가능하게 합니다.레트로바이러스는 두 개의 동일한 RNA 분자를 포함합니다. 5" 끝에 캡이 있고 3" 끝에 폴리 A 테일이 있습니다. 역전사 효소는 바이러스를 운반합니다.

레트로바이러스 게놈은 4개의 유전자를 포함합니다: nucleoid gag protein, pol reverse transcriptase, env capsid (shell) protein, oncogene. tRNA는 (상보성으로 인해) RV에 앉아 DNA 합성의 씨앗 역할을 하며 작은 DNA 조각이 합성됩니다.

RNase H의 활성도 가지고 있는 역전사효소는 DNA와 혼성된 RNA를 제거하는데 str3과 str5의 동일성으로 인해 이 단일가닥 DNA 영역은 두 번째 RNA 분자의 3'-말단과 상호작용한다. DNA 사슬의 합성을 계속하기 위한 주형으로.

그런 다음 RNA 주형이 파괴되고 결과 DNA 사슬을 따라 상보적인 DNA 사슬이 만들어집니다.

생성된 DNA 분자는 RNA보다 깁니다. 여기에는 LTR(U3 str 3(5) U5)이 포함됩니다. 프로 바이러스의 형태로 숙주 세포의 게놈에 있습니다. 유사분열과 감수분열 과정에서 딸세포와 자손에게 전달됩니다.

일부 바이러스(예: AIDS를 유발하는 HIV)는 RNA를 DNA로 전사하는 능력이 있습니다. HIV는 DNA에 통합되는 RNA 게놈을 가지고 있습니다. 그 결과, 바이러스의 DNA는 숙주 세포의 게놈과 결합될 수 있다. RNA로부터 DNA 합성을 담당하는 주요 효소는 역효소(reversetase)라고 합니다. Reversetase의 기능 중 하나는 바이러스 게놈에서 상보적 DNA(cDNA)를 생성하는 것입니다. 관련 효소인 리보뉴클레아제 H는 RNA를 절단하고 역방향효소는 DNA 이중 나선으로부터 cDNA를 합성합니다. cDNA는 인테그라제에 의해 숙주 세포 게놈에 통합됩니다. 결과는 새로운 바이러스를 형성하는 숙주 세포에 의한 바이러스 단백질의 합성입니다.

분자생물학의 중심 교리 - 정보의 흐름입니다 DNA ~을 통해 RNA 에 단백질 : 정보는 핵산에서 단백질로 전달되지만 그 반대는 아닙니다. 이 규칙은 1958년 Francis Crick에 의해 공식화되었습니다. DNA에서 RNA로, RNA에서 단백질로 유전 정보의 전달은 예외 없이 모든 세포 유기체에 보편적이며 거대 분자의 생합성의 기초가 됩니다. 게놈 복제는 DNA → DNA 정보 전환에 해당합니다. 자연에는 RNA → RNA 및 RNA → DNA(예: 일부 바이러스)의 전이도 있습니다.

DNA, RNA 및 단백질은 선형 중합체입니다. 즉, 포함된 각 단량체는 최대 2개의 다른 단량체와 결합합니다. 단량체의 순서는 정보를 암호화하며, 그 전달 규칙은 중심 교리에 의해 설명됩니다.

일반 - 대부분의 살아있는 유기체에서 발견됩니다. 특수 - 바이러스 및 게놈의 이동 요소 또는 생물학적 실험 조건에서 예외적으로 발생합니다. 알 수 없음 - 찾을 수 없습니다.

DNA 복제(DNA → DNA)전사(DNA → RNA)번역(RNA → 단백질)성숙한 mRNA는 번역 중에 리보솜에 의해 읽혀지며 개시 및 연장 인자의 복합체는 mRNA-리보솜 복합체에 아미노아실화된 전달 RNA를 전달합니다.

역전사(RNA → DNA) RNA에서 DNA로 정보를 전달하는 과정은 정상적인 전사의 역전사효소에 의해 수행되는 과정입니다. HIV와 같은 레트로바이러스에서 발생합니다. RNA 복제(RNA → RNA)효소 RNA 의존성 RNA 중합효소를 사용하여 RNA 사슬을 상보적인 RNA 사슬에 복사하는 것. 단일 가닥(예: 구제역 바이러스) 또는 이중 가닥 RNA를 포함하는 바이러스는 유사한 방식으로 복제합니다. DNA 주형에 있는 단백질의 직접 번역(DNA → 단백질)라이브 번역은 리보솜을 포함하지만 mRNA는 포함하지 않는 E. coli 세포 추출물에서 입증되었습니다. 이러한 추출물은 시스템에 도입된 DNA로부터 단백질을 합성하고, 항생제 네오마이신은 이 효과를 강화시켰다.

11. 유전 물질의 전달, 저장 및 구현의 중심 프로세스로서의 매트릭스 합성 유형.

행렬 핵산과 단백질 합성의 본질은 다음을 제공합니다. 정보 재생의 높은 정확도 .

유전적인 정보 유전자형 정의하다 표현형 세포의 징후 유전자형이 표현형으로 바뀌다 .

이 정보 흐름 방향에는 다음이 포함됩니다. 세 가지 유형행렬 합성:

1. DNA 합성 - 복제

2. RNA 합성 - 전사

3. 단백질 합성 - 방송

1) DNA 복제(DNA → DNA) DNA의 정확한 복제(복제). 복제는 염색질을 풀고 이중 나선을 푸는 단백질 복합체에 의해 수행됩니다. 그 후, DNA 중합효소와 관련 단백질은 두 가닥 각각에 동일한 사본을 만듭니다. 재생여러 세대에 걸쳐 유전 물질을 제공합니다.2) 전사(DNA → RNA) DNA 조각에 포함된 정보가 합성된 mRNA 분자에 복사되는 생물학적 과정. 전사는 전사 인자와 RNA 중합효소에 의해 수행됩니다. 3) 번역(RNA → 단백질)유전 정보는 폴리펩티드 사슬로 번역됩니다. 개시 인자와 연장 인자의 복합체는 아미노아실화된 전달 RNA를 mRNA-리보솜 복합체로 전달합니다. 4) 특수한 경우에 RNA는 DNA의 형태로 다시 쓰여질 수 있고(역전사) RNA의 형태로 복사될 수도 있지만(replication), 단백질은 결코 핵산의 주형이 될 수 없다.

수리하다- 이것은 행렬 DNA 구조의 오류를 수정하는 합성 , 옵션 제한된 복제. 복원 초기의 DNA의 구조. 행렬은 플롯입니다 손대지 않은 DNA 가닥.

뉴클레오타이드의 구조. 공간 이성질체(2'-endo-, 3'-endo- 등, anti, syn)

뉴클레오티드- 자연 상태에서 발견되는 복잡한 화학 그룹. 뉴클레오티드는 NUCLEIC 산(DNA 및 RNA)의 빌딩 블록입니다. 뉴클레오티드는 피리미딘 또는 퓨린 염기, 오탄당 및 인산의 세 가지 구성 요소로 구성됩니다. 뉴클레오티드는 포스포디에스테르 결합에 의해 사슬로 함께 연결됩니다. 이는 한 뉴클레오티드의 5탄당의 OH기 C-3`와 다른 뉴클레오티드의 인산염 잔기의 OH기가 에스테르화되어 형성된다. 결과적으로 폴리뉴클레오티드 사슬의 끝 중 하나는 유리 인산염(P-말단 또는 5'-말단)으로 끝납니다. 다른 쪽 끝에는 C-3'펜토스(3'-말단)에 에스테르화되지 않은 OH기가 있습니다. 살아있는 세포에서 ATP를 포함하는 다양한 조효소의 형태로 제공되는 유리 뉴클레오티드도 발견됩니다.

구성 핵산에 포함된 5개의 헤테로고리 염기는 모두 평평한 형태를 갖지만 이는 에너지적으로 불리하다. 따라서 폴리뉴클레오타이드에서 2가지 형태가 실현됩니다. C3`-엔도 및 C2`-엔도. C1, 0 및 C4는 동일한 평면에 위치하며 C2 및 C3은 이 평면 위로 가져올 때 엔도 형태입니다. 통신 방향 С4-С5.

뉴클레오타이드 단위의 형태를 결정하는 가장 중요한 특징은 N-글리코시드 결합을 중심으로 한 회전 각도에 의해 결정되는 탄수화물과 헤테로고리 부분의 상호 배열입니다. 허용되는 형태의 2개 영역이 있습니다. 합성그리고 안티.

모든 생물은 본질적으로 모든 생물학적 기능을 위해 세 가지 기본 분자에 의존합니다. 이 분자는 DNA, RNA 및 단백질입니다. 두 가닥의 DNA가 반대 방향으로 회전하고 서로 옆에 위치합니다(역평행). 이것은 생물학적 정보를 인코딩하는 백본을 따라 지시된 4개의 질소 염기 시퀀스입니다. 유전 암호에 따르면, RNA 가닥은 단백질의 아미노산 서열을 결정하기 위해 변환됩니다. 이러한 RNA 가닥은 원래 DNA 가닥을 주형으로 사용하여 만들어지며, 이 과정을 전사라고 합니다.

DNA, RNA 및 단백질이 없다면 지구에는 생물학적 생명체가 존재하지 않을 것입니다. DNA는 각각을 조립, 유지 및 재생산하는 데 필요한 완전한 유전 지시(게놈) 세트를 암호화하는 지능적인 분자입니다. 생물. RNA는 유전학을 인코딩, 디코딩, 조절 및 표현하는 데 여러 중요한 역할을 합니다. RNA의 주요 임무는 세포의 DNA에 암호화된 명령 세트에 따라 단백질을 만드는 것입니다.

DNA는 당, 질소 염기 및 인산염 그룹으로 구성됩니다. RNA는 동일합니다.

DNA에서 질소 염기는 시토신(C), 구아닌(G), 아데닌(A) 및 티민(T)과 같은 핵산으로 구성됩니다. 형이상학적으로 이러한 핵산 각각은 공기, 물, 불, 지구와 같은 행성의 원소 물질과 관련이 있습니다. 지구에서 이 네 가지 요소를 오염시키면 DNA의 해당 핵산이 오염됩니다.

그러나 RNA에서 질소 염기는 사이토신(C), 구아닌(G), 아데닌(A) 및 우라실(U)과 같은 핵산으로 구성됩니다. 또한, 각각의 RNA 핵산은 행성의 원소 물질인 공기, 물, 불, 지구와 연관되어 있습니다. DNA와 RNA 모두에서 미토콘드리아 DNA는 다섯 번째 기본 요소인 우주 에테르(Cosmic Ether)에 해당합니다. 오직 어머니로부터. 이것은 소량의 특성인 allotropy의 예입니다. 화학 원소해당 요소의 동소체로 알려진 둘 이상의 별개의 형태로 존재합니다. 동소체는 요소의 다양한 구조적 변형입니다. 우리의 DNA는 네 가지 기본 행성 요소의 동소체입니다.

DNA에서 질소 염기의 주요 생물학적 기능은 핵산을 연결하는 것입니다. 아데닌은 항상 티민과 결합하고 구아닌은 항상 시토신과 결합합니다. 그들은 쌍을 이루는 염기로 알려져 있습니다. 우라실은 티민을 대체하고 아데닌과 결합하는 RNA에만 존재합니다.

RNA와 DNA 모두 적절한 효소의 작용에 의해 DNA와 RNA 사이의 어느 방향으로든 변환될 수 있는 추가 언어로 염기쌍(남성 + 여성)을 사용합니다. 이 남성-여성 언어 또는 염기쌍 구조는 이중 가닥 DNA 내에 암호화된 모든 유전 정보의 백업 사본을 제공합니다.

리버스 트윈 베이스

모든 DNA와 RNA는 염기쌍의 젠더 원리에 따라 작동하여 수소 결합을 만듭니다. 짝을 이루는 염기는 순서대로 연결되어 DNA와 RNA가 상호작용할 수 있도록 하고(DNA의 12개 가닥인 Diamond Sun Body에 대한 원래 청사진에 따라) RNA가 이중 DNA를 합성하고 수리하는 연결을 구축하는 기능 단백질을 생성할 수 있도록 해야 합니다. 나선. 인간 DNA는 염기쌍 돌연변이와 바이러스와 같은 조작된 유기체에 의한 서열 편집 쌍 또는 삽입물의 변경으로 인해 손상되었습니다. 쌍을 이루는 기지에 대한 개입은 모든 남성과 여성의 언어와 그 관계에 영향을 미치는 Nephilim의 역 네트워크(NRG)의 성별 분할 기술에 관한 것입니다. DNA 사본은 핵산 소단위를 원래 DNA 분자의 각 가닥에 있는 남성-여성 염기쌍과 연결하여 생성됩니다. 이러한 연결은 항상 특정 조합에서 발생합니다. 기본 DNA 화합물의 변형과 많은 수준의 유전적 변형 및 유전적 조절은 DNA 합성의 억제에 기여합니다. 이것은 단백질에 의해 조립되고 구축된 원래 청사진인 실리콘 매트릭스의 12개 DNA 가닥의 활성화를 의도적으로 억제하는 것입니다. 이 유전적 억제는 아틀란티스의 대격변 이후로 공격적으로 수행되었습니다. 그것은 DNA 염기의 올바른 연결에 의해 달성되는 상형의 결합 억제와 직접 관련이 있으며, 이를 통해 DNA의 화재 기록을 복원하기 위해 단백질을 만들고 조립할 수 있습니다.

아스파탐을 이용한 RNA 편집

집단에 대한 유전자 변형 및 실험의 한 예는 아스파탐*의 사용입니다. 아스파탐은 아스파테이트로부터 화학적으로 합성되는데, 이는 DNA에서 우라실-티민 결합의 기능을 손상시키고, 또한 RNA 단백질 합성 및 RNA와 DNA 사이의 통신 기능을 감소시킨다. 우라실과 티민의 추가 또는 제거를 통한 RNA 편집은 미토콘드리아 손상이 신경 질환에 기여하는 세포의 미토콘드리아를 기록했습니다. 티민은 DNA 무결성의 강력한 보호자입니다. 또한, 우라실을 낮추면 기질인 아스파르트산염, 이산화탄소 및 암모니아가 생성됩니다.

질소 순환 방해

산업 혁명의 결과 NEA 접촉을 통한 군사 단지의 배치로 인해 지난 세기 동안 전반적인 질소 순환이 크게 변경되었습니다. 질소는 지구상의 알려진 모든 생명체에 필수적이지만 NAA에 의해 의도적으로 강제된 화석 연료 전쟁이 있어 지구를 오염시키고 DNA를 손상시킵니다. 질소는 단백질을 구성하는 모든 아미노산의 구성 요소이며 RNA와 DNA의 핵산을 구성하는 염기에 존재합니다. 그러나 화석연료를 놓고 전쟁을 일으키면서 엔진을 강제로 사용하게 된다. 내부 연소, 화학 비료를 만들고 오염시킵니다. 환경 차량그리고 산업, 사람들은 생물학적 형태의 질소의 심각한 독성에 기여했습니다. 산화질소, 이산화탄소, 메탄, 암모니아 - 이 모든 것이 지구를 오염시키는 온실 가스를 생성합니다. 식수그리고 바다. 이 오염은 DNA 손상과 돌연변이를 일으킵니다.

고통체의 원소 변화

따라서 우리 중 많은 사람들이 혈액, 신체 부위(특히 혈액의 변화에 반응하는 피부 표면)의 근본적인 변화와 세포와 조직의 중대한 변화를 경험했습니다. 자기 변화로 인한 물질의 활성화는 감정적 요소의 신체 수준에도 침투하여 본능적 신체(통증체)에 저장된 세포 반응과 기억에 상당한 영향을 미칩니다.

이 새로운 주기는 우리 각자가 본능적인 신체, 감정적 요소 고통의 신체, 그리고 그 신체에 일어나는 일에 주의를 기울이도록 합니다. 태양력과 달력의 관계와 행성체력의 극성에 대한 결합된 효과는 자기장에 대한 이러한 효과로 조정됩니다.

불행히도 자연법의 상위 원리를 이해하지 못하면 사용 방법에 관계없이 파괴, 분열 및 폭력에 계속 빠져드는 사람들에게 큰 혼란과 고통을 초래합니다.

그러나 달의 힘, 달의 사슬 존재, 우리 행성의 타락한 천사의 대량 탈출 및 태양계현재 진행 중입니다. 태양계가 격리됨에 따라 상승한(또는 순수한 마음) 사람들은 그들의 신성한 에너지 센터가 달에서 태양 영향으로 심오하게 재정렬되는 것을 경험할 것입니다. 이러한 태양력과 달력의 분기점은 감정적인 신체뿐만 아니라 천골의 중심과 모든 생식 기관에서도 계속해서 변화하고 있습니다. 그것은 달의 사슬 엔티티와 관련된 숨겨진 역사를 기반으로 프로그래밍 된 성적 고통과 관련된 많은 문제에 대한 조정 또는 통찰력을 제공합니다. 어머니의 자기 명령 세트와 미토콘드리아는 지상의 자녀들에게도 태양의 여성성을 회복시킵니다.

DNA 합성

우리의 감정적 요소 몸은 고주파 활성화와 행성 자기 변화를 통해 탄소 기반 원자에서 더 높은 기반 요소로 이동한다는 것을 이해하면 개인의 연금술 과정과 관련된 우리 몸의 영적 발달에서 점을 연결할 수 있습니다. 소피아 몸의 복원에서 의식 진화의 연금술적 변형은 DNA 합성에 대한 과학적 이해와 병합됩니다. DNA 합성은 영적 상승에서 중요하고 직접적인 역할을 하는 DNA 활성화만큼 중요합니다. 어머니는 자기 전류의 역전을 통해 미토콘드리아 DNA 기록을 되돌려 우리의 진정한 원래 DNA로 혈액, 뇌 및 신경계의 청사진을 더 높은 기능으로 복원합니다.

*하지만 스파탐은 식이 보충제로 유통되고 판매되는 유전자 조작 화학 물질입니다.

번역: 오레안다 웹