유전자는 핵 내외의 DNA, 트랜스포존, 플라스미드, 바이러스의 유전물질 등으로 존재합니다. 오늘은 마지막으로 바이러스의 유전물질에 대해 알아보겠습니다. 유전물질 하면 DNA인데, 바이러스의 '유전물질'이라 쓴 것을 보면 DNA가 아닐거란 추측이 가능합니다.

바이러스의 유전물질은 DNA나 RNA입니다. 유전물질로 DNA를 사용하는지, RNA를 쓰는지에 따라 분류하기도 합니다. DNA는 A, T, G, C로 되어있고, RNA는 T 대신 U 다시말하면 A, U, G, C로 되어있습니다.

바이러스의 구조

바이러스는 단백질로 된 껍질 안에 DNA 또는 RNA가 들어있습니다.

출처: 위키백과
로타바이러스입니다. 아이들이 단체생활 중에 뭔가 잘못먹어서 설사하거나 장염이 생길 때 제일 많이 언급되는 바이러스입니다. 로타바이러스의 유전물질은 RNA입니다.

바이러스의 번식

중심원리에 의하면 정보의 흐름은 DNA라는 설계도에서 mRNA라는 복사본을 통해 단백질로 일방통행한다고 말씀드렸습니다. 바이러스가 바로 중심원리의 반례입니다. 바이러스는 역전사효소(reverse transcriptase)를 이용하여 자신의 RNA에서 DNA를 합성합니다. 합성한 DNA는 어떻게 할까요?

출처: 위키백과
잘 연구된 레트로바이러스로 설명드리겠습니다. 바이러스는 생명체라기보단 유전자 기계입니다. 숨쉬지 않습니다. 살아있다고 보기도 어렵습니다. 에너지 대사 자체를 하지 않습니다. 그냥 살아있는 세포에 기생하여 자기를 복제하는 나노기계로 봐야합니다.
바이러스의 외부 표면에는 살아있는 세포에 잘 부착하게 하는 단백질이 많이 있습니다.

• 세포 표면에 부착합니다.
• 세포막을 녹여서 바이러스가 세포의 일부분인 것처럼 연결하고, 둘 사이의 벽을 없앱니다.
• 바이러스의 RNA와 여러 효소를 숙주세포 내부로 들여보냅니다.
• 바이러스에서 들어온 역전사효소(reverse transcripatase)를 이용해서 바이러스 RNA에서 DNA를 합성합니다. 물론 DNA의 재료인 A, T, G, C는 숙주세포의 자원을 착취합니다.
• 이렇게 만들어진 DNA를 핵막 안으로 보내서 숙주세포의 게놈 DNA에 끼워넣습니다.
• 삽입된 바이러스의 DNA는 바이러스의 껍데기 단백질, 바이러스의 RNA 등등 바이러스의 구성 부품을 재료가 없어질때까지 계속 만듭니다. 물론 바이러스를 조립하는 효소도 많이 만듭니다.
• 숙주세포에서 바이러스가 조립되면 세포 밖으로 뚫고나옵니다.

품종개량에 이용

역전사효소(reverse transcriptase)는 유전자은행(cDNA library)를 만드는데 이용합니다. 진핵생물(인간 포함)의 DNA에는 엑손과 인트론이 있습니다.

출처: 위키백과
엑손은 단백질의 설계도 부분이고, 인트론은 그 외에 유전자 발현을 조절하거나 잡동사니거나 합니다. 유전자은행을 만들려면, 실제 단백질을 암호화하고 있는 부분 즉, 인트론 부분에 대한 DNA 염기서열만 있으면 됩니다. 이렇게 만든 유전자에 해당하는 DNA를 cDNA라고 합니다.

cDNA를 만들려면 역전사효소를 이용하면 됩니다. mRNA에 역전사효소를 붙여주면 mRNA에 해당하는 DNA를 만들어주기 때문입니다. 물론 역전사효소가 잘 붙게끔 여러가지 처리를 해줘야 하지만, 기술적인 부분은 생략하겠습니다. 특정한 종류의 세포나 기관에서 발현되는 단백질의 mRNA만 모아서 cDNA로 만들어 놓은 것을 cDNA 라이브러리라고 합니다. 뇌나 간에서만 특히 발현되는 단백질에 대한 유전자만 따로 모아놓으면, 어떤 유전자가 발현되는지 쉽게 스크리닝할 수 있습니다.

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향문사 재배학을 해설하고 있습니다. 82P에 해당하는 내용입니다.