염기쌍형성규칙, DNA 이중나선, DNA 안정화

이전글: [Biology ] - DNA 와 RNA 정의와 차이점

 

 

  Base Paring (염기쌍 형성 규칙) - 상보성과 방향성!!  

 

 

DNA 한 가닥의 구조는 Deoxyribose(디옥시리보스)라는 Pentose sugar(오탄당)에 Nitrogenouse base(염기)와 Posphate group(인산)이 결합한 구조를 말한다. DNA 염기는 A, T, G, C 이렇게 4 종류가 있다. 

 

이중나선 구조란 두 가닥의 DNA가 서로 결합해 나선형으로 꼬여있는걸 말한다. 이때, 두 가닥의 DNA가락이 결합할때는 염기끼리 결합하게되는데 A는 T와 결합하고, G는 C만 결합한다. 바로 이게 Base Pair (염기쌍)이다. 그래서 염기가 어떤 순서로 연결되냐에 따라 유전정보 내용이 되는것이다 (DNA의 상보성) 

 

DNA에서 상보성 뿐 아니라, 방향성도 중요한데 여기서 방향성이라함은 출발과 끝이 있다라는 것을 뜻한다. 한쪽 끝은 오탄당의 5' 탄소를, 다른쪽은 오탄당의 3' 탄소가 있는쪽을 말하며, 방향성은 왼쪽에서 오른쪽으로, 즉, 5' 에서 3'방향으로 가는 것을 말한다.  이중나선으로 된 DNA구조는 두 가닥이 서로 감고 돌아가는데 이때 두 가닥의 방향성이 서로 반대다!! 아래 그림을 보면 왼쪽 backbone 맨 위는 5'로 출발하는거고, 오른쪽 backbone 위에 3'는 왼쪽과 반대방향임을 알 수 있다. 

 

※ 염기와의 결합, 어느쪽이 더 강할까?!!  

위 그림을 보면, A (adenine)와 T (Thymine)은 2개의 H(수소결합) 로 연결되어있고, G(guanine)과 C(cytosine)은 3개의 H로 연결됨을 알 수 있다. 2개로 연결된것과 3개로 연결된것 중에서, 당연히 3개로된 수소결합 (G 와 C 결합)이 더 강하다.

 

※ DNA 이중나선 구조 모습은?!!

아래 그림에서 두개 나선이 짧게 마주보는 쪽을 minor groove 라고 말하며, 넓게 마주보는 쪽을 major groove 라고 한다. minor groove 반대편엔 major groove가 있는 식으로 서로 번갈아 있는 형태다. 10개 bases를 1 full turn이라고 한다.  (10bp = 1 trun)

 

 

 

 

 

 

 

  DNA 의 결합력  

 

DNA 두 선을 결합하도록 하는 힘은 무엇일까?

위에서 언급한 Hydrogen Bond (수소결합) 뿐 아니라, Van der Waals Attractions, Hydrophobic Interactions 통해 두 선이 결합할 수 있게 된다.

 

위에서 설명했듯이, DNA 두 가닥 사이는 base(염기)로 결합되어있는데 (A-T, C-G), 이 결합의 힘은 Hydrogen Bond(수소결합)이다. 수소결합은 O-H-O 물분자 사이에 생기는 인력인데, 전자 불균형으로 인해 수소원자와 산소원자의 전자를 당기는 힘의 차이로 발생되는 전기적인 힘을 말한다. 이로써 Hydrogen Bond로 DNA 각 가닥이 서로 붙게 되는데 이때 base끼리 Hydrophobic Interaction일어나게 된다. Van der Waals Attrctions은, 분자 주변을 맴도는 전자구름 사이에서 반발력으로 서로 밀어내는 힘이다. 이런 힘들의 균형을 맞게 해주는게 바로 이중나선의 구조가 되는것이다. 이런 힘들을 통해 다른 모습이 아닌 이중나선 구조의 모습으로 안정화된 형태를 유지하게 된다.