22. 유전자 재조합에 관련된 주요 용어 -2

유전자 재조합의 내용을 이해하는 데 도움이 되는 관련 용어들을 살펴보겠습니다.

1) Gene

polypeptide 하나를 합성하는 데 필요한 DNA 조각에 해당합니다. 하나의 유전자(gene)는 하나의 polypeptide에 해당합니다. 하나의 유전자에는 엑손과 인트론, leader와 trailer가 포함됩니다.

2) Genome

세포의 반수체(haploid) 상태를 구성하는 모든 유형의 염색체(chromosome)가 모여 있는 집합체입니다. 즉, 반수생 상태의 모든 염색체가 모여 하나의 유전체(genome)를 형성합니다.

3) Library

다양한 유형의 복제 유전자로 구성된 컬렉션으로, 특정 세포의 유전체를 나타내는 모든 유전자를 포함하고 있습니다. 흔히 genomic library 또는 gene bank라고도 합니다.

4) Ligation

용해된 조각의 3'-OH 말단과 5'-phosphate 말단 사이에 이인산에스테르(phosphodiester) 공유 결합을 형성하여 인접한 뉴클레오타이드를 연결하는 반응을 결찰(ligation)이라고 하며, 이 반응을 촉매하는 효소를 리가아제(ligase)라고 합니다. 연결 효소에는 DNA를 연결하는 DNA 리가아제와 RNA를 연결하는 RNA 리가아제가 포함됩니다.

5) Lysogen

유전체에 잠재적인 bacteriophage(prophage) 유전자 상태를 가진 박테리아를 의미합니다.

6) Operon

박테리아에서 특정 유전자의 발현 및 조절과 관련된 하나의 유전자 단위로서, 단백질의 아미노산 구성 및 서열에 대한 코드를 포함하는 구조적 유전자와 유전자 발현을 조절하는 조절 인자에 해당하는 DNA 부분이 결합합니다.

7) Palindromic sequences

5' 또는 3' 어느 한쪽으로 보면, 동일한 염기 서열을 가진 두 가닥으로 구성된 DNA 조각입니다.
[예 5'-AACGTT-3' / 3'-TTGCAA-5']

8) Polymerase chain reaction(PCR)

이 방법을 적용하면 다양한 종류의 유전자 DNA 혼합물에 극소량으로 존재하는 특정 DNA를 단시간에 증폭하고 검출할 수 있습니다. PCR이라는 많은 연쇄 반응 자동화 기계 장치가 인기를 끌고 있습니다.
DNA 중합효소 연쇄 반응은 증폭되는 이중나선 구조의 DNA 가닥을 변성시켜 하나의 사슬로 만들어지며, 이 단일 사슬을 주형(template)으로 사용하여 새로운 사슬을 합성하고 이중 사슬을 만듭니다. 새로 합성된 이중나선 DNA를 다시 변성시켜 하나의 사슬을 형성하고 주형으로 사용해야 하며, 향후 이중 사슬 DNA가 합성된다면 다시 변성하는 과정을 수없이 반복해야 합니다.
DNA를 변성시키기 위해서는 반응 용액을 고온에서 열처리해야 하며, 이때 반응 용액에 포함된 DNA 중합효소는 고온에서 활성을 잃지 않고 안전하게 존재해야 합니다. 

9) Promoter

RNA 중합효소(RNA polymerase)가 유전자 DNA에서 RNA를 합성하여 전사를 시작하는 전사 반응의 초기 단계에서 RNA 중합효소가 인식하고 결합하는 특정 DNA 부위입니다. 이는 유전자 발현을 조절하는 부위에 해당하며 구조 유전자 앞에 위치합니다. 프로모터(promoter)와 RNA 중합효소의 친화력 또는 결합력에 따라 전사 시작 여부가 결정되며, 이는 RNA 합성이며, 유전자 DNA의 전사 정도는 궁극적으로 유전자 발현에 직접적인 영향을 미칩니다.

10) Recombinant

일반적으로 재조합체라고 하며 인위적인 유전자 변형과 세포(핵) 융합을 통해 탄생합니다.

11) Reverse transcription

전사(transcription) 반응의 역반응으로 RNA를 주형으로 사용하여 RNA에서 DNA를 합성(RNA-dependent DNA synthesis)하는 반응을 촉매하는 효소를 역전사효소(reverse transcriptase)라고 합니다. 드문 경우이지만 특히 RNA 바이러스에 RNA-dependent DNA polymerase라고하는 역전사효소가 존재합니다.

12) RNase

RNA를 분해하고 RNA를 구성하는 뉴클레오타이드와 뉴클레오타이드를 연결하는 이인산에스테르(phosphodiester) 결합을 가수분해하는 효소입니다.

13) Transcription

전사는 유전적 형질이 발달하는 과정에서 발생하는 현상입니다. DNA를 주형으로 RNA를 합성하는 반응(DNA-dependent RNA synthesis)입니다. 뉴클레오타이드는 DNA의 염기 서열 순서에 따라 연결되고, 이에 적합한 RNA 사슬이 합성됩니다. 이러한 반응을 촉매하는 효소를 RNA 중합효소라고 합니다.

14) Translation

번역은 유전 형질을 발현하는 과정에서 전사 반응 후에 이루어집니다. mRNA의 염기 서열에 포함된 유전자 코드가 아미노산 순서로 번역되고 아미노산이 중합되어 단백질(또는 polypeptide)을 합성하는 반응입니다. 번역은 리보솜(ribosome)의 주요 기능입니다.

유전자 변형과 관련된 14개의 주요 용어를 살펴보았습니다. 다음 게시물에서는 유전자 재조합 과정의 주요 용어에 대해 자세히 논의하고 다양한 재조합 방법과 원칙에 대해 살펴보겠습니다.