지난 시간까지 재조합 DNA 기술과 유전자 클로닝 기술 등 유전공학 기술이 어떻게 발달했는지 알아보았습니다. 이제 이러한 유전공학 기술을 이용하여 개발한 신품종에 대하여 살펴보겠습니다. 물론 유전공학 기술을 이용하여 만든 농산물을 유전자 변형 농산물(GMO, genetically modified organism)이라 합니다.

재조합 DNA 기술과 유전자 클로닝 기술에 관한 포스팅은 아래와 같습니다.

• 유전자조작 - 1. 유용한 DNA조각을 벡터에 넣어 재조합 DNA 만들기
• 유전자조작 - 2. 벡터의 조건과 유전자클로닝
• 유전자조작 - 3. 유전자은행 중 게놈 라이브러리(genomic library)
• 유전자조작 - 4. 유전자은행 중 cDNA 라이브러리(cDNA library)
• 유전자조작 - 5. 원하는 DNA를 찾아주는 프로브(probe, 탐침)
• 유전자조작 - 6. 모사법(replica plating)과 라이브러리 스크리닝(library screening)

세포 내의 단백질 생산체계

출처: 위키백과 수정

단백질은 생체를 이루는 벽돌 역할을 하거나, 효소라는 나노기계로 몸 속에서 필요한 물질변화를 일으키는 등 생명 유지에 필요한 거의 모든 활동을 합니다. 연료의 공급은 탄수화물이 하지만, 구조와 기능은 단백질이 주관합니다.

유전자는 단백질의 설계도입니다. 유전자는 DNA 형태로 세포 내의 핵 속에 들어있습니다. 각 세포에는 한 개체의 모든 게놈이 들어있습니다. 몸에 필요한 모든 단백질에 대한 설계도가 모든 세포에 1세트씩은 들어있는 셈입니다. 근육세포에도 트립신을 만들 수 있는 설계도가 있는 것입니다. 다만, 근육세포에는 그에 필요한 신호를 주어, 근육에 필요한 단백질만 만듭니다.

체내에서 어떤 단백질이 필요해집니다. 몸의 어디엔가에서 주문서가 날아듭니다. 신호전달계(signal transduction)를 통해 핵에 들어있는 게놈에 특정 단백질이 필요하다는 정보가 전달됩니다. 그러면 이런 저런 효소들에 의해 게놈에서 해당되는 단백질을 암호화하고 있는 DNA에서 mRNA라는 복사본을 만들어 핵 외부로 내보냅니다. 많이 필요하면 여러 부의 mRNA를 만들어 내보냅니다. (중간에 인트론은 잘려나가고 엑손 부분만 편집됩니다만 생략했습니다.)

핵 바깥으로 나온 mRNA에 리보솜, rRNA나 tRNA, 각종 효소의 도움으로 설계도에 나온 순서대로 아미노산을 한 줄의 체인으로 연결시킵니다. 아미노산들을 펩티드 결합(peptide bond)으로 연결시켜 폴리펩티드(polypeptide)를 만들면, 세포내의 물리화학적 조건에 의해 알아서 꼬이고, 결합하여 단백질이 만들어집니다. 그럼 이렇게 만들어진 엄청나게 많은 양의 단백질이 필요한 곳에서 필요한 일을 하게됩니다.

안티센스 RNA(antisense RNA)

출처: 위키백과

그림이 한눈에 거의 모든 것을 설명해줍니다.

만일 mRNA에 상호보완적인 염기서열을 가진 한가닥짜리 DNA 조각이 있으면 어떻게 될까요? 기껏 단백질을 만들라고 복사해서 내보냈는데, 상호보완적인 염기서열을 가진 RNA(안티센스 RNA, antisense RNA)와 결합하여 이중사슬 구조를 만들어버립니다. 이렇게 이중사슬이 되어버리면 리보솜이 결합할 수 없어서 단백질을 만들 수 없게 됩니다.

그림에서는 안티센스 DNA를 그려놓았지만, DNA 대신 RNA를 써도 무방합니다.

• sense RNA: 세포질에서 단백질로 번역되는 mRNA
• antisense RNA: sense RNA와 상보적인 한 가닥의 RNA

토마토의 특정 효소가 딱딱했던 과육을 무르게 만듭니다. 이 효소의 mRNA에 안티센스 RNA를 붙여버리면 과육을 무르게 하는 효소는 만들어지지 않을 것입니다. 다음 시간에 살펴보겠습니다.

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향문사 재배학을 해설하고 있습니다. 89P에 해당하는 내용입니다.