생물학, 통계학, 데이터 과학

 공항-로마시내 이동 방법 (Roma Termini)

 먹고 마시기!! 

로마 분수에서 acqua potablie 쓰여있으면 마실 수 있지만 석회성분이 있습니다.

떼르미니 7번 플랫폼쪽 입구 에스칼레이터 타고 내려가면 CONAD 매장 모든 물건이 싸요!

(저 역시 여기서 커피 사올것을!! 다른곳에 여행할때(베네치아, 밀라노 등) 가격차이가 너무 나는게 팍팍 느껴져서 후회했었습니다. 흑흑)

물은 파란색은 no gas, 녹색은 탄산수(gas)일 가능성 높습니다.

메뉴판에 가격이 안 적혀있으면 바가지 씌울 확률 높으므로 가격이 적혀있는걸 사먹자! (원래 레스토랑에서 빵은 무료로 주는거라고 한다!)

전체 요리 중에 프로슈토 쿠르도 라는 것은 주황색 날햄으로 돼지고기 허벅지를 3주 동안 숙성한 것!

소테 디 꼬제 (홍합탕), 까포나타 (가지로 만든 야채요리), 포모도로 (토마토소스), 볼로네제(미트소스), 알 마리나라(Al mariniara - 짠 멸치로 만든 음식으로 절대 피할 것!), 라비올리(Ravioli, 만두 종류)

Take out을 원하면 꼬르따비아 라고 말한 것! 

 로마패스 살 것인가, 말 것인가?

로마패스 (3일동안 로마 시내 교통 무료 + 미술관(박물관) 두 곳 무료 + 줄 안서는 장점)를 사려고 했지만, 로마에 머무는 시간이 짧아서 안샀습니다. 일단 걷는것도 좋아해서, 시내 안에서의 유명 관광지는 다 걸어다녔거든요. 

떼르미니역 근처에 호텔을 잡았기에 밤에 숙소 들어갈때만 버스를 탔어요. 버스타면서 노는것도 쏠쏠하긴 합니다. 버스노선 몰라도 일단 종점(termini)으로 가면 숙소가 나오니까요. 하지만 숙소가 시내 안에 있으면 길 잃어버리지 않게 잘 타야하겠죠~  

숙소를 테르미니역 근처에 하느냐, 아니면 시내에 있는걸로 하느냐, 약간 호불호가 갈리는 듯합니다.

테르미니역 근처에 잡으면, 일단 역에 내려서 호텔까지 짐을 질질 끌고 가도 금방 도착하기에 편합니다. 대신 관광지에 가려면 버스를 타야하는 단점이 있죠. 예전엔 떼르미니역이 위험해서 그쪽 숙소가 위험한것 같다란 리뷰가 많이 있긴 했지만 생각보다 밤에도 사람들 많이 다녀서 위험하진 않습니다. 그렇다고 밤 12시 넘어서 다니면 안되겠죠.

숙소얘기를 하자면,

 숙소는 3박이상이면 프로모션이 많고, 일찍 예약할수록 저렴하다!!

이 정도가 제 느낌이긴 하지만, 유럽에선 좋은 호텔은 정말 비싸기에 이 정도 가격에 이 정도 서비스면 훌륭하다라고 생각합니다. 숙박 만족도는 개개인마다 다르니, 제가 쓴 글은 참고만 하세요 :D 

  DNA의 Transcription (전사)  

[1] Gene, DNA에서 단백질로!!    

[2] RNA polymerase (RNA 중합효소) 

[3] 원핵생물의 전사과정  

[4] 진핵생물의 전사과정     

[1] Gene, DNA에서 단백질로!!

Molecular Definition of a Gene: The entire nucleic acid sequence (usually DNA) that is necessary for the synthesis of a protein (and its variants) or RNA. In other words, genes are segments of DNA that are transcribed into RNA.   

즉, DNA는 단백질로 표현되기 때문에 그 의미가 있는데 단백질로 가는 과정은, DNA에서 RNA로 전사(Transcription)하고, 단백질로 번역(Trnaslation)된다. 이때 중요한 점은, DNA가 RNA로 전사될때 여러 종류 (mRAN, tRAN, rRNA - 이밖에도 miRNA, snRNA, siRNA 등등 여러종류가 있다)의 RNA로 만들어지는데, 이때 mRNA (messenger RNA)만 단백질로 번역되고 tRNA (Transfer RNA)와 rRNA (Ribosomal RNA) 는 단백질로 번역되지 않고 단백질이 만들어질 수 있도록 돕는 역할을 한다.      

[2] RNA polymerase (RNA 중합효소)    

RNA 전사는 RNA Polymerase (RNA 중합효소)에서 일어나는데, (아래 그림에서 노란색) DNA 이중나선을 RNA 중합효소 안에서 풀어 (아래 그림에서 파란색) RNA가 5' 에서 3' 방향으로 나온다.  

이때 RNA 중합효소는 DNA 중합효소 (DNA Polymerase)와 기능적으로 비슷한데, 하나의 Template(주형)을 바탕으로 (ribo)nucleoside를 연결해서 만들어진다. 만약 연결이 잘못되면 자체적으로 수선도 가능하다. 마치 타이핑할때 글자를 잘못쓰면 Backspace 버튼눌러 잘못된 글자를 지우는것처럼 Backspace button의 기능이 있다. 

가장 큰 차이점은, DNA 중합효소는 Primer(시발체)가 필요하지만 RNA 중합효소는 Primer가 필요하지 않다. 또한 RNA 중합효소는 Helicase (헬리카제)있어서 혼자서 DNA 이중나선을 풀 수 있다. 

다시 RNA 중합체 (RNA polyerase)를 자세히 들여다보면, 아래 그림에서 파란색은 DNA고, 빨간색은 만들어지고 있는(Trnascribed) RNA 모습이다. 이때 주형(Template)은 DNA 이중나선 중의 한개 선만 해당된다. 이때 만들어지고 있는 RNA를 보면, RNA는 phosphodiester bond(인산디에스테르결합) 로 연결되어 있다.  아래 오른쪽 그림을 보면, 뉴클레오타이드(nucleotide)는 5' 인산이 결합하고 있고, 3' 말단에 다른 뉴클레오타이드가 결합해서 3' 말단 방향으로 RNA가 만들어진다. 그리고 DNA 와 RNA는 base (base paring)끼리 연결되어있다.   

[3] 원핵생물의 전사과정  

원핵생물(원핵세포)의 전사과정, 즉 bacteria의 RNA 전사과정을 보면 아래 그림과 같다.  이때 필요한건 σ factor (sigma factor) 인데, 먼저 용어부터 설명하면 sigma factor가 RAN 중합체에 들어오기 전에 RNA 중합체만 말하는건 Core RNA Polymerase라 한다. 그리고 RNA 중합체에 DNA와 promoter가 같이 붙어있는 상태를 RNA Polymerase, 또는 Holoenzyme (Core enzyme + Sigma Factor) 이라 한다.  sigma factor는 DNA 아무곳이나 붙는게 아니고, DNA의 prometer라는 부분에 sigma factor가 붙는다. 이때 위치는 -35, -10이다. 이때 +1은 RNA 전사가 시작하는 부분을 말하고 -1 부터는 전사되지 않는 부분이다. 그러니까 promoter가 붙는 부분은 RNA로 전사되지 않는다.

그래서 Transcription cycle을 보면, 단계는 Initial RNA synthesis ▶ sigma factor release ▶ DNA Elongation ▶ Termination 단계로 이뤄지는데 RNA가 만들어지는건 RNA 중합체와 prometer에 의해 orientation이 결정된다. Sigma Factor 여러 종류가 있는데, 각각 다른 종류의 gene을 표현하기 위해 여러 종류가 있는 것이다. σ^70은 E. coli에 대표적인 sigma factor이다. 

[4] 진핵생물의 전사과정
진핵생물과 원핵생물의 전사과정이 차이가 나는데,

진핵생물(Eucaryotes)의 RNA 전사는 핵 안에서 DNA가 mRNA로 전사되고, mRNA가 세포질로 빠져나와 단백질로 번역된다. 이때 용어에 대해 조금 더 설명하자면, introns은 transcribed, not translated (즉 RNA로 전사가 되지만 그 다음엔 단백질로 번역되지 않는다, 아래 그림에서 노란색 부분은 번역되지 않음) exons은 transcribed, may or may not be translated (RNA에서 단백질로 번역 될 수도 있고 안될수도 있고...)를 뜻한다.  

▲ 원핵생물의 1개의 mRNA는(procaryotic mRAN)에는 여러개의 단백질이 만들어지는 반면, 진핵생물의 mRNA(eucartoci mRNA)에서는 하나의 단백질이 만들어진다.  

진핵생물은 원핵생물과 달리 3 종류의 RNA polymerase가 있고, 원핵생물은 하나의 시그마 factor가 있지만 진핵생물은 5개 이상의 transcription factor가 있다.  ㄷㄷㄷㄷㄷ 그리고 진핵생물의 mRNA는 5' cap, Poly A tail, 그리고 intron 부분에서 splicesome이라고 잘리는 과정이 있다.   

원핵생물 (E. coli)의 RNA 중합효소 (sigma factor 없는 core polymerase)는 5개의 subunits 로 모여있는데, 진핵생물의 경우, I, II, III의 RNA polymerases는 아래 그림처럼 여러개의 subunits들로 구성되어있다. 이때 II에는 CTD(carboxy terminal domain)라는 special C term이 붙어있다. 

진핵생물의 DNA는 RNA로 전사하기 위해 Promoter 부분이 있는데, INR 부분부터 전사가 시작되는데 이를 +1이라고 표시한다. TATA라는 염기서열이 붙어있는 부분은 -30 부분에 있는데 즉, upstream에 위치해있고 downstream은 전사되는 부분이라고 보면 된다. 그리고 TATA box는 35~36 bp (base pair) upstream (-부분)에 위치해있는데 바로 여기에 RNA Polymerase II가 붙어서 전사 시작한다.  

Transcription Factor (TF)는 DNA Promoter부분을 인식하는데 TF는 여러종류가 있다. TBP는 TFIID의 subunit으로 TATA 와 연결되는 단백질이고, TFIIE는 DNA 이중나선이 열리도록 돕고 (unzip) 여러 TF들이 모여 RNA polymerase II에 TF들이 붙어서 RAN 전사가 시작된다. 그리고 RNA Polymerase II에는 C-terminal tail (CTD)이 붙어있는데, 7개의 아미노산이 여러번 반복되있다. 이때 아미노산은 Try-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser이라는 7개의 아미노산이 Yeast enzyme에는 26번 반복을, 사람은 52번의 반복되어있다.

그리고 DNA에서 RNA로 전사되기 훨씬 이전에 enhancer site가 있는데, 여기에 있는 activator가 mediator (여러 enzymes들을 아우르는 커다란 단백질)를 마주치게 되면(kiss) 전사가 시작된다. RNA polymerase II는 phosphorylation (adding phosphate groups on S(Ser) located on the CTD) 으로 activate 되는데 이렇게 진핵생물의 RNA 전사가 되려면 100여개의 subunit의 단백질이 관여된다. 

그리고 DNA에서 RNA로 전사될때 exons과 intros(transcribed, not translated) 부분이 있는데 이 intron이 손질되는 것을 slicing이라 하고 이렇게 손질되느냐에 따라 같은 DNA에서 다른 종류의 mRAN들이 만들어지게 된다.  

아래 그림에서 노란색 부분이 잘려나가야하는 intron sequence인데, 과정을 살펴보면 Adenosine이 intron sequence의 5'에 들어온다.  이때 A가 2'위치한 O(oxygen)이 exon의 3'과 연결되어 intron이 로프처럼 만들어져서 잘려나가게 된다.

포스팅이 조금 길었죠~ 그래도 도움 되셨나요? >_<

 도움되셨으면 공감 부탁드립니다 :)

 BLAST:

"one-against-all" 즉 input sequence(query sequence)를 넣으면 이걸 가지고 다른 모든 종류의 sequences와 비교한다. 예를들어, 아래 그림처럼 박테리아2 sequence를 우리가 얻었고, 이것이 뭔지 궁금하다면 이걸 BLAST를 통해 찾을 수 있다. 이처럼 우리가 알고자 하는 sequence를 input sequence 또는 query sequence라 한다.

복사&붙여넣기한다. DNA라서 nucleotide databse라고 설정해야한다.

그럼 아래와 같은 결과가 나온다.

그럼 첫번째 가장 위에있는게 우리가 알고자하는 것이다. 각 염기서열마다 match가되면 그걸 bits score라고하는데 이 점수가 높을수록 e-value는 낮아진다. 따라서 박테리아2는 Pseudomonas aeruginosa gene이 되겠다.

그래서 이걸 클릭하게되면 더 많은 정보를 얻을 수 있다. accession 은 GenBank에도 조회할 수 있다.

 ClustalW

: "many-against-each-other" 검색방법으로 각각 주어진 sequences들을 비교하는것이다.  

아래 샘플로 human, mouse, rat, monkey, chimpanzee를 비교해보자.  

종류는 프로틴이고 스타일은 black/white로 한다. black은 같은서열을 의미하고 white는 다른서열을 의미하지만, 꼭 white라고해도 같은서열일수도 있다. 아래 설명 참고.  

아래처럼 결과같이 나오는데... 아래그림에서 파란색 글씨 view tree를 클릭해보면,

이처럼 tree로 보여줘서 각 species간의 similarity를 알 수 있다. 굳이 tree가 아니더라도, human과 가장 비슷한 종류로는 chimpanzee라는걸 위에 수치를보면 알 수 있다. (침팬지 99.5%) 가장 동떨어진건 mouse로 93.8%이다.

black부분은 같은염기서열을 말하고, white부분은 다른염기서열을 말하지만 diference를 알고자 할때는 white라 할지라도 염기서열이 달라야한다. 즉, human과 chimpanzee의 염기서열은 white부분만 따져보면 9개가 다르지만, 염기서열도 다른지 따져야하므로 빨간색 화살표 부분 1곳만 르다는것을 알 수 있다.

이전 글 [Biology ] - 단백질 구조

  단백질 2차 구조  - The Alpha Helix, The Beta Sheet 

단백질 구성단위는 Amino Acid(아미노산)이라는 유기물이며, 이 아미노산의 종류는 총 20가지다. 이 아미노산의 펩티드 결합 (아미노산과 아미노산을 연결)으로 형성된 분자가 단백질이며 이 단백질의 구조는 크게 4차로 나눠진다. 1차구조(Primary Structure)는 여러개의 아미노산이 펩티드 결합으로 선으로 이어진 아미노산 결합체(폴리펩티드, 즉 아미노산끼리의 고리처럼 결합)다.  

The Secondary structure(2차구조) 는 펩티드 결합에서 결합 각도에 따라 선이 꼬이게 되는데 (folding) 꼬인모양에 따라 Alpha Helix(알파 나선구조), Beta Sheet (베타 병풍구조)로 나눌 수 있다.

(A), (B)에서 파란색 원자는 N(nitrogen), 검은색 원자는 alpha carbon(역할: Amino group, H, Carboxyl group 연결), 회색원자는 Carbon 한다. (B)에서 이렇게 파란색-검은색-회색 원자가 하나 이렇게 3개가 한 조로 아미노산 하나를 말하며, 꼬임 1회(turn)당 3.6개의 아미노산(amino acid)가 구성된다.  

(A)는 Polypeptide Backbone을 보여주는 그림인데 즉, 나선구조로 왜 되어있는지 보여주는 내용이다. 더 설명하자면, 나선은 NH (Amino group)와 C=O(Carboxyl group)간의 hydrogen bond로 안정화되어있다고 볼 수 있는데 그 모습이 나선형이다. 여기서 빨간색 선으로 되어있는게 바로 H-bond를 의미한다.   

각각의 원자가 의미하는거는 위에 알파 나선구조와 같으며, (B) 그림 3줄 맨 오른쪽 아래, 파란-검정-회색이 한개조로 1번 그룹이다. 이렇게 오른쪽, 아래에서 위로 올라가고, 다시 계속 연결되어 중간선(위에서 아래로 내려오고)으로, 계속 연결되어 맨 왼쪽 아래에서 위로 올라가는 모습이다. 처음 파란색 원자인 N으로 시작해서, 마지막 회색원자 C로 이어진다.

Alpha Helix & Beta Sheet 차이점

2차구조에서 알파 나선구조와 베타 병풍구조가 모양에서의 차이도 있지만 모양차이가 만들어지게 된건 바로 H-bonding때문이다.

In Alpha helix, such a hydrogen bond is formed exactly every 4 amino acid residues, and every complete turn of the helix is only 3.6 amino acid residues.  In Beta Sheet, however, a hydrogen bond is formed between amino acids in different strands.  

출처: http://chemwiki.ucdavis.edu/Biological_Chemistry/Proteins/Protein_Structure 

위에는 알파 나선구조이다. 전에 설명했듯 H-N, C, C=O 이게 한 조로 아미노산이 되는데, 1번의 한 조는 5번의 한 조와 Hydrogen Bond를 하고있다란 뜻이다. 2번 조는 6번 조와, 3번은 7번조와....

즉, 4개의 차이를 두고 수소 결합을 하고 있다.

반면 베타 병풍구조에서의 H- bond는 각각 다른 선(different strands)끼리 이뤄지고 있다.

그림을 보면 쉽게 이해갈듯-  

  Introduction to Protein Structure  

▷Primary(sequence) AA sequence                     

▷Secondary (localfolding) α helix, β sheet 

▷Tertiary (long-range folding) 3Dstructure    

▷ Quaternary(multimeric organization) multiple polypeptidechain 

▷ Supramolecular (large-scale assembly) Large scale protein assemblies

단백질은 1차, 2차, 3차, 4차 구조로 이뤄져있는데,

▷ 1차구조는 아미노산들끼리 Peptide bond, 펩티드 결합으로 직선상의 구조이다.

▷ 2차구조는 직선상의 폴리펩티드들끼리 서로 분자간 수소결합으로 모여 나선형이나 판의 구조를 형성한다. 이들은 구조 모양에 따라 알파나선, 베타판, 베타꺾임등 여러형태가 있으며 소수성작용 및 반데르발스힘도 이들 결합에 영향을 준다.

▷ 3차구조는 2차구조의 아미노산들이 서로 모여 공이나 섬유모양등 3D의 형태가 된다. 교차결합이나 소수성작용, 이온결합의 영향을 받는다.

▷ 4차구조는 3차구조의 subunit들이 모여 만들어진것이며 3차구조만 되어도 단백질이 되지만 이들이 더 모이면 더 큰 구조의 단백질이 된다. 

  단백질 구조  

단백질 구조에 있어서 위에 사진을 보면 amino group (아미노그룹, H2N) , 다른쪽은 carboxyl group (COOH) 이 있다. carboxyl이 산성(acid)을 띄기에 amino acid라 한다. 여기까진 공통적으로 나타나지만, side chian group (곁사슬, R: Remainder)이라하며 이 R이 어떤 R이냐에 따라 아미노산이 달라진다. alpha-carbon atom 은 amino group, carboxyl group, Hydrogen 그리고 R group을 연결시킨다.

4개의 주요 카테고리로 나눠보자면, 

1. Basic - Positive Charged basic : H, R, K가 있으며 positive charge를 띄다. 히스톤 단백질내에서 DNA분자 안에 - charge를 가지고있는 인산기를 받아 DNA를 안정화하는 역할을 한다. 

2. acidic - Negative charged acidic : D, E 

3. Uncarged polar : S, T, Y, N, Q

4. Nonpolar: A, V, F, C, P, M, L, I, G

  Cystein과 Disulphide Bonds   

왼쪽은 Cysteine 단독으로 있을때고, 오른쪽은 산화과정을 산화과정을 통한(oxidized conditions, 즉 H를 떼어냄) 이황산염 결합을(Disulphide Bonds)한 상태다. 오른쪽에 하얀색 두대가 바로 cystein이다. 

왼쪽의 R 그룹에서 SH가 있고, 오른쪽 이황산염 결합 상태에서 Cystein끼리의 R 그룹에는 SS가 있음을 알 수 있다. (H가 빠져있다)

more info: http://www.chem.wisc.edu/deptfiles/genchem/netorial/modules/biomolecules/modules/protein1/prot14.htm