생화학 전사과정 우리 몸의 모든 세포는 DNA라는 청사진을 가지고 있습니다.
하지만 이 청사진은 읽히기 전까지 아무런 기능을 하지 못합니다. 이 청사진을 세포가 사용할 수 있도록 옮겨 적는 과정이 바로 전사(Transcription)입니다. 전사는 DNA의 정보를 RNA로 옮기는 생화학적 반응으로,
세포 내 유전자 발현 조절, 세포 기능 유지, 단백질 생성의 출발점이 되는 핵심 과정입니다.
생화학 전사과정 개념
생화학 전사과정 전사(Transcription)는 DNA의 유전정보를 mRNA로 복사하는 과정입니다.
이 mRNA는 이후 번역(Translation) 단계를 거쳐 단백질로 만들어집니다.
| 위치 | 진핵세포: 핵 / 원핵세포: 세포질 |
| 주된 효소 | RNA polymerase |
| 산물 | 주로 mRNA (이외에도 tRNA, rRNA 등 생성) |
| 방향성 | DNA 3’ → 5’ / RNA는 5’ → 3’로 합성됨 |
| 결과 | 단백질 합성을 위한 중간 정보체(RNA) 생성 |
DNA는 ‘보존용’, RNA는 ‘실행용’입니다. 전사는 정보를 사용 가능한 형태로 바꾸는 첫 번째 관문입니다.
생화학 전사과정 개시부터 종결까지
생화학 전사과정 전사는 정교한 단계적 과정으로 이루어집니다. 크게 세 단계로 나누어 설명할 수 있습니다.
| ① 개시 (Initiation) | RNA polymerase가 프로모터에 결합, DNA 이중가닥 일부 풀림 |
| ② 신장 (Elongation) | RNA polymerase가 주형 가닥(DNA) 따라 RNA 합성 |
| ③ 종결 (Termination) | 종결 신호에 따라 RNA polymerase가 떨어지며 합성 종료 |
이 세 단계를 모두 정확히 수행해야 정상적인 mRNA가 생성되고 단백질도 제대로 만들어집니다.
생화학 전사과정 핵심 효소
생화학 전사과정 전사과정의 중심은 RNA polymerase (RNA 중합효소)입니다.
이 효소는 DNA 정보를 RNA로 정확하게 옮기며, 생화학적 전사반응 전체를 이끌어가는 주인공입니다.
| RNA polymerase I | rRNA(18S, 5.8S, 28S) 합성 |
| RNA polymerase II | mRNA, snRNA 합성 (가장 중요) |
| RNA polymerase III | tRNA, 5S rRNA, 일부 snRNA 합성 |
| Core enzyme (α2ββ’) | RNA 합성 기능 |
| Sigma factor (σ) | 프로모터 인식, 정확한 개시 유도 |
진핵세포에서는 RNA polymerase II가 유전자 발현의 핵심 주체로 작용하며 전사인자와 복합체를 이루어 정확한 위치에서 개시됩니다.
프로모터와 인자
전사는 아무 곳에서나 시작되지 않습니다. DNA 상에는 전사가 시작되는 위치인 프로모터(promoter)가 있으며,
그 주변에는 전사를 조절하는 전사인자(transcription factor)들이 작동합니다.
| 프로모터 | RNA polymerase가 결합할 수 있는 DNA 부위 |
| TATA box | -25bp 부근, RNA pol II 인식 부위 |
| 인핸서(Enhancer) | 전사 활성화, 멀리 떨어져 있어도 작용 가능 |
| 서프레서(Silencer) | 전사 억제 조절 요소 |
| 전사인자 | 전사 조절에 관여하는 단백질 (ex. TFIIA, TFIIB, p53 등) |
전사의 정밀함은 바로 이 조절 시스템 덕분입니다. 어떤 유전자가 켜지고 꺼지는지는 이 요소들의 상호작용에 달려 있습니다.
성숙한 mRNA의 조건
진핵세포에서는 전사된 mRNA가 바로 번역되지 않습니다. 핵 내에서 다양한 전사 후 가공(post-transcriptional processing) 과정을 거쳐야 기능을 할 수 있는 성숙 mRNA가 됩니다.
| 5’ 캡핑 | 5’ 말단에 GTP 부착 → 안정성 ↑, 리보솜 인식 ↑ |
| 3’ 폴리아데닐화 | Poly-A tail 형성 → mRNA 안정성 및 수명 조절 |
| 스플라이싱 | 인트론 제거, 엑손 연결 → 최종 코딩 서열 완성 |
스플라이싱 오류는 다양한 유전 질환과 관련이 있습니다.
예: β-지중해빈혈, 척수성 근위축증 등
조절 메커니즘 켜고 끄는 스위치들
모든 유전자가 항상 발현되는 것은 아닙니다.
세포는 상황에 따라 필요한 유전자만 발현시켜야 하며, 이를 위한 조절 체계를 갖추고 있습니다.
| 전사 인자 조절 | 활성화 또는 억제 단백질의 결합 여부 |
| 크로마틴 리모델링 | 히스톤의 구조 변화로 DNA 접근성 조절 |
| DNA 메틸화 | 프로모터 메틸화 → 유전자 침묵화 |
| 인핸서/서프레서 작용 | 원거리에서 전사 활성 또는 억제 유도 |
전사조절은 에너지 효율성과 세포 분화에 필수입니다. 예: 근육세포는 근육 관련 유전자만, 신경세포는 신경 관련 유전자만 발현
오류의 결과
전사과정이 잘못되면 단백질이 과잉 생성되거나 전혀 생성되지 않으며, 이는 다양한 질병으로 연결됩니다.
| 암 | p53, MYC, BRCA 등 전사인자 돌연변이 |
| 유전 질환 | 스플라이싱 오류 → 기능 상실 단백질 |
| 자가면역 | 전사 조절 이상 → 사이토카인 과발현 |
| 신경퇴행 | TDP-43, FUS 등 전사 인자 이상 → RNA 가공 실패 |
전사 이상은 질병의 시작점이기도 하며 RNA 기반 치료법(mRNA 백신, siRNA, ASO 등)은 이를 조절하는 최신 전략입니다.
생화학 전사과정 DNA는 단순히 유전 정보를 담고 있을 뿐 실제로 생명체의 기능을 수행하게 하는 첫걸음은 전사입니다.