중심 교리는 DNA 뉴클레오티드에서 단백질의 아미노산 서열로 유전 정보의 흐름을 설명합니다.

RNA는 DNA와 단백질 사이의 잃어버린 고리입니다.

1900년대 초, 과학자들은 DNA가 세포 기능에 필요한 모든 정보를 저장하고 단백질이 이러한 기능의 대부분을 수행한다는 것을 발견했습니다. 그러나 유전 정보를 기능적 단백질로 변환하는 메커니즘은 수년 동안 알려지지 않았습니다. 처음에는 단일 유전자가 암호화된 단백질로 직접 변환되는 것으로 믿었습니다. 진핵 세포에서 발견된 두 가지 중요한 사실이 이 이론에 도전장을 던졌습니다. 첫째, 단백질 생산은 핵에서 일어나지 않습니다. 둘째, DNA는 핵 밖에 존재하지 않습니다. 이러한 발견은 DNA를 단백질 생산과 연결하는 중간 분자에 대한 탐색을 촉발했습니다. 이 중간 분자는 RNA로 밝혀졌습니다.

RNA는 DNA를 주형으로 사용하여 핵에서 합성됩니다. 새로 합성된 RNA는 티민(thymine)이 우라실(uracil)로 대체된다는 점을 제외하고는 DNA 가닥과 서열이 유사합니다. 진핵생물에서 이 1차 전사체는 단백질 비암호화 영역을 제거하고, 5' 말단을 덮고, 3' poly-A 꼬리를 추가하여 성숙한 mRNA를 생성한 다음 세포질로 내보내지면서 추가로 처리됩니다.

유전자 암호는 중복된다

단백질은 진핵생물에 있는 20개의 아미노산으로 만들어집니다. 4개의 뉴클레오티드를 3개 세트로 결합하면 64(43)개의 가능한 코돈을 얻을 수 있습니다. 이것은 하나 이상의 코돈이 개별 아미노산을 암호화할 수 있음을 의미합니다. 따라서 유전 암호는 중복되거나 퇴화되었다고 합니다. 항상 그런 것은 아니지만 종종 동일한 아미노산을 지정하는 코돈은 삼중항의 세 번째 뉴클레오티드에서만 다릅니다. 예를 들어, 코돈 GUU, GUC, GUA 및 GUG는 모두 아미노산 발린을 나타냅니다. 그러나 AUG는 아미노산 메티오닌을 나타내는 유일한 코돈입니다. 코돈 AUG는 단백질 합성이 시작되는 코돈이기도 하므로 시작 코돈이라고 합니다. 시스템의 중복성은 돌연변이의 해로운 영향을 최소화합니다. 예를 들어, 코돈의 세 번째 위치에서의 변화는 반드시 암호화된 아미노산을 변화시키는 것은 아니며, 따라서 단백질 기능에 변화를 일으키지 않을 수 있습니다.

유전 암호는 보편적입니다

몇 가지 예외를 제외하고, 대부분의 원핵 생물과 진핵 생물은 단백질 합성을 위해 동일한 유전 코드를 사용합니다. 이러한 유전 암호의 보편성은 농업 및 의학 분야의 과학 연구의 발전을 가능하게 했습니다. 예를 들어, 인간 인슐린은 이제 재조합 DNA 기술을 사용하여 박테리아에서 대규모로 제조할 수 있습니다. 재조합 DNA 기술은 다른 종의 유전 물질을 사용하는 것입니다. 인간 인슐린을 암호화하는 유전자는 박테리아 DNA와 결합되어 박테리아 세포에 삽입됩니다. 그런 다음 박테리아 세포는 전사 및 번역을 수행하여 환자의 당뇨병을 치료할 수 있는 인간 인슐린 단백질을 생성합니다.