핵산(Nucleic Acid) 관련 내용 정리

핵산은 핵에 위치한 산성 물질을 뜻한다. DNA는 저장, RNA는 운반 기능을 한다. Nuclein은 발견 당시 핵산의 이름이다.
 
DNA vs RNA
DNA : 염기가 AGCT, 당의 2-탄소에 H, 효소 기능 불가능
RNA : 염기가 AGCU, 당의 2-탄소에 OH, 효소 기능 가능, 1가닥
 
Central Dogma
1. DNA가 transcription되면 RNA
2. DNA replication 가능
3. RNA가 translation되어 protein
그리고 reverse transcription(HIV), RNA replication, protein replication(프리온)이 예외다.
  * 효소 이름 : (주형-dependent) 만드는것 polymerase
 
구조
핵산의 구성 기본 단위체는 mono뉴클레오타이드 = 인산 + 뉴클레오시드(당 + 염기)
단위체끼리는 phospho/diester bond(당 3'-OH가 5'-인산기와 결합). 모든 핵산은 5'->3' 방향으로 합성
  * esterification site는 당 5'-OH
aden/ine : 그냥 염기
aden/osine : 당+염기
adenosine tri/phosphate : 인산기 3개 + 당 + 염기
뉴클레오티드는 총 8가지 : d(AGCT)TP, (AGCU)TP
  * 인산기는 음전하를 띤다.

Ribose를 포함한 mononucleotide

 
Hyperchromic effect
  핵산 흡광도 260nm에서 최고.(2글자니까 단백질보다 작음)
  단백질 흡광도 280nm에서 최고.
  이중가닥이 단일가닥로 풀리면 흡광도 높아진다.
  흡광도가 높으면 RNA 오염이 많이 된 거임
 
뉴클레오타이드의 기능
1. nucleic acid의 mononucleotide unit
2. energy source: muscle contraction, actin transport 등 ATP ADP + Pi
3. physiologic function cAMP: 2nd messenger in signal transduction ADP: platelet aggregation, coagulation
4.coenzyme의 구성 성분 AMP, NAD, FAD 등의 성분
5. intermediate transfer 당 운반: UDP-glucose, UDP-galactose phospholipid 생합성
6. TCA cycle: ATP/ADP 비에 따라 조절
 
DNA의 특징
1. 이중나선
2. 상보적 수소결합 A-T < C-G
3. 바깥쪽에 당-인산 골격, 안쪽에 염기
4. 두 가닥이 역평행
5. 오른나선(B-DNA)
6. major/minor groove에 단백질 결합
 
샤가프의 법칙
상보결합하니까 양 A=T, C=G
그리고 A+G = C+T
즉 A가 10이면 G는 40
 
Minor Nucleotides
  RNA가 가수분해될 때 생기는 중간산물 2'-3'-cyclic phosphoric acid
 
염기
AG 퓨린 (이중고리)
CTU 피리미딘 (단일고리)
  * 구조식은 생략
  * tautomeriztion of base는 spontaneous mutation의 증가 원인
 
DNA 형태 변형
B(오른나선, 일반적인 모양) -> dehydration -> A
B -> high cation concentration -> Z
  * H : 삼중나선 등 partially exotic
 
DNA 저장
원(pro)핵생물의 DNA는 플라스미드
  * 플라스미드는 extrachromosomal(염색체 바깥)
진(eu)핵생물은 histone에 싸여 있음

RNA
mRNA : 단백질 합성 시 template.  5'-cap, poly A tail(A만 모임)
tRNA : 연결자(adapter)
rRNA : 가장 많음. 리보솜 형성.
 
PCR 시료 준비 방법은 다양함(있기만 하면 됨)
  백혈구 안에 DNA
  피부에서 나오는 DNA
  머리카락 밑에 묻어 나온 DNA

DNA polymerase 1의 기능 3가지
  1. 53합성 (53 polymerization)
  2. 53분해 (53 exonuclease)
  3. 35분해 35 exonuclease

Reverse transcriptase(RNA-dependent DNA polymerase)의 기능
  1. RNA에서 DNA 합성
  2. DNA와 RNA 붙어있을 때 RNA 잘라내기 (RNase H)
  3. DNA 두 줄로 (DNA polymerase)

핵산과 단백질 복합체
1. Ribosome : 단백질 합성
2. 바이러스 : Nucleocapsid와 coat protein 가짐
  <문제> 바이러스가 필요로 하는 단백질의 최소 개수는? 캡시드랑 코트랑 리보솜 합쳐서 3개인 듯
  <문제> B형 간염 바이러스(Hepatitis B Virus)와 C형 간염 바이러스(HCV)의 생활사를 비교하시오.
      HBV는 DNA바이러스 / HCV는 RNA바이러스
      RNA바이러스의 돌연변이가 더 잘 발생함.
3. Eukaryotic chromosome
  nucleosome : 히스톤과 DNA 복합체
  chromatin : 뉴클레오솜을 단위로 하여 구성된 DNA-단백질 복합체

1928년에 Griffith는 R형 폐염균과 S형 폐염균의 전환을 증명

Hydrolysis of Nucleic Acid(핵산의 가수분해)
(1) by acid or alkali
  pH3에서 depurination 탈퓨린화
  mild alkali에서 RNA 가수분해
(2) by enzyme(exonuclease, endonuclease, restriction enzyme)
  * 기능 3개 : 합성 분해 변형
  Exo : 5' 또는 3' 위치에 OH기가 있을 때 작용
  Endo : 체인 내 특정 부위를 절단. DNase, RNase A H P가 해당
  Restriction enzyme Type 2 : recognize short palindromic(회문) sequence
    DNA 중간이 딱 잘리면 Blunting end, 비대칭으로 잘리면 protruding=sticky=cohesive end

(문제 1) 세균은 왜 자신의 효소에 의해 자신의 DNA가 절단되지 않을까?
  세균의 DNA는 수소 대신 메틸기가 붙은 methyl/ation이 잘 되어있어서 제한효소가 잘 결합하지 못함
(문제 2) 세균이 곰팡이 감염되면 어떻게 될까?
  항생제 처리해서 살리든지 죽든지

Properties of Nucleic Acid in Solution
(1) Acid or Base : pH 4 이하에서는 +전하
(2) Viscosity : DNA 때문에 점성 높아짐
(3) Buoyant density : 8M CsCl 용액에서 원심분리 가능
(4) Denaturation : 극단 pH, 열, 화학물질, 물리적 성질 변화
  * DNA stabilizing factor : 수소결합, 70% ethanol
 
DNA sequencing
원리 :
  주형 가닥에 ddNTP(2'뿐만 아니라 3'-C에도 H) 결합되면 복제 중단
  전기영동하면 (+)극으로 가고, 길이가 길수록 이동거리가 짧음
  가장 짧은 것이 프라이머에 가장 가까운 염기. 상보적인 서열을 읽음
준비물 : 단일주형가닥, DNA 중합효소, 프라이머, dNTP, ddNTP(형광)

Automatic DNA sequencing이 생어 방법보다 좋은 점
1. 시료가 많을 때 동시에 4배 sequencing 가능
2. 방사능 동위원소 사용X이므로 몸에 해롭지 않음
3. 색깔반응 민감도가 높음
4. 기계가 읽어줌

DNA 돌연변이
transition : 고리 개수 유지
transversion : 고리 개수 변화
  * 점 돌연변이 : transition transversion 모두
frameshift mutation : 결실, 삽입, translocation

용어
SNP (snip, Single Nucleotide polymorphism) :
  1,000명 당 1명이 가지고 있어야 함
RFLP(restriction fragment length polymorphism) :
    잘라낸 조각의 모양이 다양하다
DNA hybridization : 핵산 가닥 상보적 결합으로 유전적 유사성 측정 가능

[의화학2/5]