전사
DNA의 염기 서열 정보를 RNA 중합효소가 mRNA로 전달하는 유전자 발현 1단계이다.
RNA 중합효소가 DNA 두 가닥 중 한 가닥을 주형으로 읽어, 그 염기 서열을 상보적인 RNA 서열로 옮겨 적는 과정입니다.
도서관 밖으로 못 나가는 원본 책(DNA)에서 필요한 쪽만 복사해 들고 나오는 것과 같습니다. 원본은 핵 안에 남고, 복사본인 mRNA만 세포질로 나가 번역에 쓰입니다.
쉽게 말하면
DNA 구조에서 배운 상보적 염기쌍 규칙이 그대로 쓰입니다. 다만 짝이 하나 바뀝니다. DNA의 A에는 T가 아니라 U가 붙습니다. 주형 가닥이 방향으로 읽히는 동안, 새 RNA는 방향으로 자랍니다.
순서는 이렇습니다. RNA 중합효소가 유전자 앞쪽의 프로모터에 결합하면 그 자리의 이중 나선이 풀립니다. 효소는 주형 가닥을 따라가며 상보적인 리보뉴클레오타이드를 하나씩 붙여 RNA를 늘리고, 지나간 자리는 다시 이중 나선으로 닫힙니다. 종결 부위에 이르면 효소와 RNA가 DNA에서 떨어집니다. DNA 복제와 달리 프라이머가 필요 없고, 유전체 전체가 아니라 필요한 유전자 구간만 복사한다는 점이 다릅니다.
진핵세포에서는 이 일이 핵 안에서 일어납니다. 갓 만들어진 RNA는 아직 완성품이 아니어서, RNA 가공(스플라이싱)을 거친 뒤에야 핵을 빠져나갑니다. 반면 원핵세포는 핵막이 없어 전사가 끝나기도 전에 리보솜이 달라붙어 번역을 시작할 수 있습니다.
전사는 유전자를 '켜고 끄는' 지점이기도 합니다. 세포가 어떤 단백질을 만들지 결정할 때 대부분 전사를 시작할지 말지로 조절합니다 — 유전자 발현 조절의 무대가 바로 여기입니다.
이렇게 나타납니다
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예시 1주형 가닥에서 mRNA 서열 읽어 내기A에는 U, T에는 A, G에는 C, C에는 G를 붙입니다. 주형 가닥의 TAC이 개시 코돈 AUG가 되는 것을 확인해 보세요. mRNA 서열은 주형이 아닌 반대쪽 가닥(암호 가닥)과 T·U만 다르고 나머지는 똑같습니다.
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예시 2한 유전자를 여러 번 전사하기하나의 유전자에 RNA 중합효소가 줄지어 붙어 동시에 여러 개의 mRNA를 만들 수 있습니다. 그래서 유전자는 하나지만 필요할 때 단백질을 대량으로 찍어낼 수 있습니다. DNA 복제가 세포 한 번에 딱 한 번 일어나는 것과 완전히 다른 성격입니다.
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예시 3항생제가 세균의 전사를 막는 원리일부 항생제는 세균의 RNA 중합효소에 달라붙어 전사를 멈춥니다. 사람의 RNA 중합효소는 구조가 달라 영향을 덜 받기 때문에 세균만 골라 공격할 수 있습니다. 전사가 막히면 mRNA가 없고, mRNA가 없으면 단백질도 없어 세균은 증식하지 못합니다.
DNA 복제 vs 전사
| 구분 | DNA 복제 | 전사 |
|---|---|---|
| 효소 | DNA 중합효소 | RNA 중합효소 |
| 주형 범위 | DNA 전체 | 필요한 유전자 구간만 |
| 두 가닥 사용 | 두 가닥 모두 주형 | 한 가닥(주형 가닥)만 |
| 염기 짝 | A–T, G–C | A–U, T–A, G–C |
| 프라이머 | 필요함 | 필요 없음 |
| 결과물 | DNA 두 분자 | RNA 한 가닥 |
자주 하는 오해
DNA 두 가닥이 모두 mRNA로 전사된다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움DNA가 두 가닥이니 mRNA도 두 개 나온다
실제로는한 유전자에서는 두 가닥 중 한 가닥(주형 가닥)만 읽히고, mRNA는 한 가닥으로 만들어집니다.
두 가닥을 다 읽으면 서로 상보적인 mRNA 두 개가 나와 아미노산 서열이 전혀 다른 두 단백질이 생깁니다. 어느 가닥이 주형이 될지는 프로모터가 어느 쪽을 향해 놓였는지가 정합니다. 유전체의 다른 유전자에서는 반대쪽 가닥이 주형이 되기도 하지만, 한 유전자 안에서는 언제나 한 가닥입니다.
mRNA가 주형 가닥과 서열이 같다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움mRNA는 DNA를 그대로 베낀 것이니 주형 가닥과 서열이 같다
실제로는mRNA는 주형 가닥과 상보적이고, 오히려 주형이 아닌 반대쪽 가닥과 서열이 (T가 U로 바뀐 것만 빼면) 같습니다.
'옮겨 적는다(전사)'는 말 때문에 복사기처럼 똑같이 베낀다고 오해하기 쉽습니다. 실제로는 주형 위에 상보적인 염기를 붙여 나가는 것이라 서열이 뒤집힌 짝이 됩니다. 문제에서 '암호 가닥 서열'을 주면 T만 U로 바꾸면 되지만, '주형 가닥 서열'을 주면 상보 염기로 바꿔야 합니다 — 어느 가닥을 준 건지 먼저 확인하세요.
선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요
이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다
같은 단원의 개념 — 유전자의 발현
자주 묻는 질문
Q1RNA 중합효소는 어떻게 유전자의 시작점을 찾나요?
유전자 앞쪽에 프로모터라는 특정 염기 서열이 있고, 여기에 결합하면서 전사가 시작됩니다. 프로모터는 전사되지 않고 '여기부터, 이쪽 방향으로 읽어라'라는 표지판 역할만 합니다. 진핵세포에서는 RNA 중합효소가 혼자 프로모터를 찾지 못하고 전사 인자가 먼저 붙어 자리를 잡아 줍니다.
Q2DNA에는 T가 있는데 RNA에는 왜 U가 있나요?
RNA는 U(유라실)를, DNA는 T(타이민)를 씁니다. 둘 다 A와 짝을 이루므로 정보 전달에는 문제가 없습니다. 교육과정에서는 이 차이를 'RNA에서는 A의 짝이 U'라는 규칙으로 기억하면 충분합니다.
Q3전사된 RNA는 바로 단백질이 되나요?
원핵세포에서는 거의 바로 번역됩니다. 진핵세포에서는 전구 mRNA가 인트론 제거와 양 끝 가공을 거친 뒤에야 핵을 나갑니다. 그래서 진핵세포는 전사와 번역 사이에 한 단계가 더 있습니다.
교육과정 2022 개정 · 고3 생명과학 · 유전자의 발현
수록 기본 (교육과정 단원)
진핵세포에서 갓 전사된 RNA가 어떤 손질을 거치는지 RNA 가공(스플라이싱)에서 이어 보고, 완성된 mRNA가 단백질이 되는 과정은 번역에서 확인하세요.
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