[생명과학] DNA의 번역 과정과 폴리펩티드의 이동

 

 

1. 원핵생물의 번역 과정

(1) 번역 개시

30S 리보솜 소단위체가 mRNA의 샤인 달가노 서열을 인식하면 소단위체 내에 있는 16s rRNA의 3' 말단이 샤인 달가노 서열과 상보적으로 결합하게 된다. 그리고 AUG 서열이 리보솜 내의 P 자리에 위치하게 되면 fMet-tRNA가 와서 붙는다. 그리고 50S 리보솜 소단위체가 결합하면 번역을 시작할 준비가 완료된다.

 

(2) 번역 진행

리보솜 내 A 자리의 코돈에 상응하는 아미노아실 tRNA가 A 자리에 들어온다. 그러면 23S rRNA가 리보솜 내 A 자리와 P 자리에 들어있는 아미노산들이 펩티드 결합으로 연결되도록 한다. P 자리에 있는 아미노산이 A 자리에 있는 아미노산에 연결되면서 A 자리로 넘어가게 되고, P 자리에는 아미노산이 붙어있지 않은 tRNA만 남아있게 된다. 그리고 리보솜이 mRNA 5'에서 3' 방향으로 염기 서열 세 개씩 이동한다.

 

(3) 번역 종결

리보솜이 mRNA 위를 움직이면서 번역을 진행하다가 A 자리에 UAG, UAA, UGA와 같은 종결 코돈이 위치하게 될 수 있다. 그러면 방출인자(Releasing factor)가 A 자리에 들어오고 합성된 펩티드와 tRNA의 결합을 가수분해한다. 그리고 폴리펩티드는 방출된다. 아미노산이 붙어있지 않은 tRNA는 P 자리에서 이탈하고 70S 리보솜은 해체된다.

 

 

2. 진핵생물의 번역 과정

mRNA의 5'와 3' 말단에 단백질들이 붙어 복합체를 이루고 mRNA는 둥근 루프 형태가 된다. 40S 리보솜 소단위체는 Met-tRNA와 결합한 뒤 5' 모자에 붙는다. 40S 리보솜 소단위체가 루프 형태의 mRNA 위를 이동하다가 코작 서열을 마주치면 이 지점에서 80S 리보솜을 형성한다. 번역을 진행 및 완료하면 80S 리보솜은 해체된다.

 

 

3. 폴리펩티드의 이동

(1) 자유 리보솜

1) 세포질

리보솜이 폴리펩티드를 생성하면서 방출되는 부분들이 접히거나 스스로 접히지 못할 경우 샤페론의 도움을 받아 접힌다.

 

2) 핵

폴리펩티드 중간에 NLS(Nuclear localization signal)가 있으면 핵으로 들어갈 때 절단되지 않는다. 폴리펩티드가 세포질에서 번역되면서 3차 구조로 접히게 되고 임포틴(Importin)이 NLS와 결합하면 핵 속으로 들어가게 된다.

 

3) 미토콘드리아 기질 수송

폴리펩티드의 N 말단에 기질-신호 서열이 있다. 세포질에서 폴리펩티드가 합성될 때 Hsc70이 붙어서 3차 구조로 접히지 않는다. 그러면 접히지 않은 채로 미토콘드리아 기질로 들어가게 된다. 기질에서 N 말단 신호서열이 절단되고 완전히 기질로 들어가게 되면 샤페로닌이 결합해 정상적인 3차 구조로 접히게 된다.

 

(2) 결합 리보솜

1) 리소좀, 세포 외 분비

리보솜이 폴리펩티드를 합성하면서 N 말단 신호서열이 번역되어 나온다. 그 서열에 SRP(Signal recognition particle)가 결합하면 리보솜이 번역을 멈춘다. 그리고 SRP가 조면소포체로 이동해 SRP 수용체에 결합하면 신호서열에서 떨어지게 된다. 그러면 N 말단 신호서열이 수용체 옆에 있는 트랜스로콘 구멍으로 들어가면서 번역이 다시 시작된다.

조면소포체의 내강에 폴리펩티드가 들어오면 N 말단 신호서열은 절단되고 PDI가 폴리펩티드 내에 이황화 결합을 형성한다. 그리고 돌리콜 분자에 붙어있던 당들은 폴리펩티드의 아스파라긴 잔기로 옮겨가면서 N-연결 당화가 일어난다.

소포체에서의 가공이 끝난 후 골지체로 이동하면 폴리펩티드에 붙어있던 당의 일부가 제거되고 세린, 트레오닌 잔기에 새로운 당이 붙는 O-연결 당화가 일어난다. 만노오스-6-인산이 결합하면 리소좀으로 이동하고 그 외 경우는 소낭을 통해 세포 밖으로 분비된다.

 

2) 막관통 단백질

폴리펩티드 중간에 소수성 아미노산이 연속적으로 있는 막관통 이동 종결 신호서열(Stop-transfer anchor sequence, STA) 혹은 막관통 신호서열(Signal anchor sequence, SA)이 있다. 이러한 소수성 신호서열들이 소포체의 막에 박힌 채로 번역이 계속 이어진다.