게놈은 핵 내에도 있고, 핵 바깥에 미토콘드리아에도 있습니다. 그래서 미토콘드리아가 핵과 공생하는 것 아니냐는 학설이 있습니다. 일단 식물의 핵 내 게놈에 대한 이야기입니다.

식물의 핵 안에 들어있는 게놈의 길이는 각 종마다 다르겠지만 2억~800억 염기쌍(bp, base pair) 정도로 추정하고 있습니다. 벼로 예를 들자면 3억 9천 bp 길이의 핵 내 게놈을 가진다고 알려져 있습니다. 이 게놈에 들어있는 유전자의 수는 약 5만개입니다.

단백질을 암호화하고 있는 '게놈'의 DNA와 'mRNA'는 길이가 다르다.

지난시간에 인간의 녹말 분해효소를 암호화하고 있는 유전자인 AMY1A gene의 염기서열은 1,862 bp였습니다.

AMY1A gene은 인간의 1번 염색체에 있습니다. 1번 염색체의 103,655,290 bp(base pare, 염기쌍, 유전자 길이의 단위)에서 시작하여 103,664,554 bp까지 이어집니다.

하지만 인간의 1번 염색체에서는 '103,655,290 ~ 103,664,554 bp'까지로 9,265bp입니다.

분명 게놈의 DNA는 9,265bp인데, 효소를 암호화하고 있는 mRNA의 길이는 1,862 bp밖에 안됩니다. DNA의 정보가 mRNA를 통해 단백질로 전달되는 사이에 무슨 일이 있었던 것일까요?

엑손과 인트론

출처: 위키백과

적당한 그림을 찾다보니 영어가 아니라 독일어입니다. 더 복잡한 과정이 있지만 자세한 설명은 생략하겠습니다. DNA에서 mRNA로 사본이 만들어질 때 중간에 가위질을 합니다. 중간에 잘려나가는 부분을 인트론(intron)이라 하고, 실제 아미노산의 순서를 정하는데 쓰이는 부분을 엑손(exon)이라 부릅니다.

게놈의 DNA에서 일단 사본이 복사된 후, 여러 가공과정을 거쳐 인트론은 잘라내고, 엑손만 이어붙여 mRNA가 됩니다. 따라서 잘려나간 인트론 부분만큼 mRNA에서는 길이가 줄어드는 것입니다.

엑손(Exon)은 DNA 염기 서열 중 단백질의 구성정보를 담고 있는 부분이다. 진핵세포의 DNA에는 원핵세포의 DNA와 달리 실제로 단백질의 합성 정보를 갖는 부분과 그렇지 않은 부분이 섞여서 존재하고 있다. 전자의 부분을 엑손, 후자를 인트론이라고 한다. 인트론은 단백질 전사를 시작하도록 유도하는 프로모터 등 전사를 돕는 정보를 가지고 있다. 출처: 위키백과

진핵세포: 아주 간단히 말하자면, 미생물이 아닌 식물이나 동물의 세포를 말합니다.

전사: DNA에서 mRNA로 복사하는 과정을 말합니다. 영어로는 transcription입니다.

식물이나 동물의 게놈은 미생물에 비해 훨씬 복잡합니다. 필요한 구조단백질이나 효소의 양은 매우 정밀하기 때문에, 여러가지 조절 매커니즘을 내장하고 있습니다. 예전에 인트론은 단백질에 대한 정보가 없으므로 쓰레기 취급을 받았지만, 요즘은 엑손 부분이 mRNA로 복사되는 양을 정밀하게 조절하는 등, 그 역할이 알려지면서 형편이 좀 나아졌습니다.

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향문사 재배학을 해설하고 있습니다. 80P에 해당하는 내용입니다.