생명과학 고3 유전자의 발현 심화

코돈과 안티코돈

mRNA의 3염기 코돈과 tRNA의 안티코돈이 상보적으로 결합하여 아미노산을 리보솜으로 운반하는 기전이다.

코돈은 mRNA의 세 염기 묶음이고, 안티코돈은 그와 상보적으로 결합하는 tRNA의 세 염기 묶음입니다. 이 둘이 짝을 이루면서 코돈이 지정한 아미노산이 리보솜으로 정확히 배달됩니다.

코돈은 좌석 번호, 안티코돈은 그 번호가 적힌 티켓입니다. tRNA는 티켓을 들고 아미노산이라는 손님을 데려와, 번호가 맞는 자리에만 앉힙니다.

쉽게 말하면

유전 암호는 '어떤 코돈이 어떤 아미노산인가'라는 규칙일 뿐, 그 규칙을 실제로 실행하는 것은 tRNA입니다. RNA의 종류에서 본 것처럼 tRNA의 한쪽 끝에는 안티코돈이, 반대쪽 끝에는 아미노산이 붙습니다. 즉 tRNA는 염기 언어와 아미노산 언어를 한 몸에 지닌 어댑터입니다.

결합 규칙은 상보적 염기쌍입니다. RNA끼리이므로 A에는 U, G에는 C가 붙습니다. 리보솜 안에서 mRNA의 코돈과 tRNA의 안티코돈이 마주 보고 수소 결합을 이루면, 그 tRNA가 싣고 온 아미노산이 앞의 폴리펩타이드 사슬에 이어집니다. 짝이 맞지 않는 tRNA는 붙어 있지 못하고 떨어져 나가므로, 이 결합 자체가 정확도를 지키는 장치입니다.

한 가지 주의할 점은 코돈과 안티코돈이 방향이 반대라는 것입니다. mRNA의 코돈이 $5^{'} \to 3^{'}$ 방향이면 안티코돈은 $3^{'} \to 5^{'}$ 방향으로 마주 붙습니다. 그래서 두 서열을 나란히 마주 보게 적는 것과, 둘 다 $5^{'} \to 3^{'}$ 순서로 적는 것은 글자 순서가 달라집니다.

아미노산을 tRNA에 붙이는 일은 별도의 효소가 합니다. 이 효소가 tRNA의 안티코돈을 알아보고 그에 맞는 아미노산만 골라 붙이기 때문에, 잘못된 아미노산이 실린 tRNA가 리보솜에 들어오는 일은 드뭅니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

개시 코돈과 그 안티코돈

$코돈 5^{'} -AUG- 3^{'} ⟺ 안티코돈 3^{'} -UAC- 5^{'}$

A–U, U–A, G–C로 하나씩 마주 붙습니다. 이 tRNA가 실어 오는 아미노산은 메싸이오닌이고, 여기서부터 번역이 시작됩니다. 같은 안티코돈을 $5^{'} \to 3^{'}$ 순서로 다시 적으면 CAU가 됩니다 — 서열은 같지만 적는 방향이 다를 뿐입니다.
예시 2

DNA에서 코돈, 안티코돈까지 한 줄로 따라가기

$DNA 주형 3^{'} -TAC- 5^{'} \to 코돈 5^{'} -AUG- 3^{'} \to 안티코돈 3^{'} -UAC- 5^{'}$

상보 관계를 두 번 거치면 안티코돈은 DNA 주형 가닥과 같은 순서가 됩니다(T가 U로 바뀐 것만 다릅니다). 이 규칙을 알면 어느 단계에서 문제가 시작되든 나머지를 채울 수 있습니다.
예시 3

종결 코돈에 붙는 tRNA는 없다

UAA, UAG, UGA에는 상보적으로 결합할 안티코돈을 가진 tRNA가 존재하지 않습니다. 그래서 종결 코돈 자리가 비고, 대신 방출 인자가 들어와 폴리펩타이드를 떼어 냅니다. '코돈이 있으면 안티코돈도 있다'는 생각이 통하지 않는 예외입니다.

코돈 vs 안티코돈

구분	코돈	안티코돈
어디에 있는가	mRNA	tRNA
역할	지정할 아미노산의 정보	그 코돈을 찾아가는 열쇠
아미노산과의 관계	직접 붙지 않음	tRNA 반대쪽 끝에 아미노산이 붙음
개수	64개 (종결 3개 포함)	종결 코돈에 대응하는 것은 없음

자주 하는 오해

안티코돈이 아미노산에 직접 붙어 있다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움안티코돈에 아미노산이 달려 있다

실제로는아미노산은 tRNA의 반대쪽 끝(

3^{'}

말단)에 붙습니다. 안티코돈은 mRNA와 결합하는 부위입니다.

tRNA 한 분자의 서로 다른 두 부위가 각각의 일을 맡습니다. 한쪽은 mRNA를 읽고, 다른 쪽은 아미노산을 쥡니다. 이 구조 덕분에 tRNA가 '염기 언어'와 '아미노산 언어'를 잇는 어댑터가 될 수 있습니다.

코돈과 안티코돈을 같은 방향으로 나란히 놓고 짝짓기

이렇게 생각하기 쉬움코돈

5^{'}

-AUG-

3^{'}

의 안티코돈을

5^{'}

-UAC-

3^{'}

라고 쓴다

실제로는두 가닥은 방향이 반대로 마주 붙습니다. 코돈

5^{'}

-AUG-

3^{'}

에 마주 붙는 안티코돈은

3^{'}

-UAC-

5^{'}

이고, 이를

5^{'} \to 3^{'}

로 다시 쓰면 CAU입니다.

상보적으로 결합하는 두 핵산 가닥은 언제나 역평행입니다. 방향 표시를 빼고 글자만 뒤집어 쓰면 답이 뒤집혀 버립니다. 시험 문제에서

5^{'}

3^{'}

표시가 붙어 있으면 그것은 장식이 아니라 반드시 써야 하는 정보입니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

유전 암호고3 RNA의 종류고3

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

없음 — 이 개념이 마지막입니다

같은 단원의 개념 — 유전자의 발현

번역고3 세포 분화고3 오페론고3 유전 암호고3 유전자 발현고3 유전자 발현 조절고3 전사고3 진핵세포 유전자 조절고3 RNA 가공(스플라이싱)고3 RNA의 종류고3

자주 묻는 질문

Q1안티코돈은 왜 tRNA에만 있나요?

mRNA를 읽어 아미노산과 연결해 주는 역할을 tRNA가 전담하기 때문입니다. mRNA는 정보를 나르고, rRNA는 리보솜을 이루며, 코돈을 해독하는 일은 tRNA의 몫입니다.

Q2tRNA의 종류는 아미노산 종류만큼 20가지인가요?

그보다 많습니다. 한 아미노산을 여러 코돈이 지정하므로, 그 코돈들에 대응하는 서로 다른 안티코돈을 가진 tRNA가 여럿 존재합니다. 즉 서로 다른 tRNA가 같은 아미노산을 실어 오는 일이 흔합니다.

Q3안티코돈이 코돈과 잘못 결합하면 어떻게 되나요?

엉뚱한 아미노산이 끼어들어 단백질의 아미노산 서열이 달라집니다. 다만 짝이 맞지 않는 결합은 불안정해 금방 떨어져 나가기 때문에, 실제로는 오류가 매우 드물게 일어납니다.

교육과정 2022 개정 · 고3 생명과학 · 유전자의 발현 수록 심화 (교육과정 밖 확장 개념)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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