DNA: 두 판 사이의 차이
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'''DNA'''({{lang|en|'''D'''eoxyribo'''N'''ucleic '''A'''cid}}, '''데옥시리보핵산''', '''디옥시리보 핵산''')는 [[뉴클레오타이드]]의 [[중합체]]인 두 개의 긴 가닥이 서로 꼬여있는 [[이중나선]] 구조로 되어있는 [[고분자화합물]]이다.<ref>{{harvnb|Malacinski|2004|p=35-36}}</ref> [[세포 핵]]에서 발견되어 [[핵산]]이라는 이름이 붙게 되었지만 [[미토콘드리아 DNA]]와 같이 핵 이외의 [[세포소기관]]도 독립된 DNA를 갖고 있는 것이 있다.<ref>박찬배, [http://www.ksmcb.or.kr/file/webzine/2011_02_02.pdf 미토콘드리아 유전체의 변이와 인간질병, 그리고 노화], 분자생물학뉴스, 2011년 2월</ref>
DNA는 4 종류의 뉴클레오타이드가 중합 과정을 통해 연결된 가닥으로 이루어져 있다. 이 가닥은 [[사이토신]], [[구아닌]], [[아데닌]], [[티민]]는 독특한 [[핵염기]]로 구분되기 때문에 흔히 DNA 염기서열이라고 부른다.<ref name="P209">{{harvnb|Pulves|2006|p=209}}</ref> DNA 염기서열은 유전정보를 나타내는 [[유전자]] 구간과 그렇지 않은 [[비부호화 DNA]] 구간으로 나눌 수 있다.<ref name="S2019">[https://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EC%93%B0%EB%A0%88%EA%B8%B0-dna%EA%B0%80-%EC%A7%88%EB%B3%91-%EC%B9%98%EB%A3%8C%EC%9D%98-%EC%97%B4%EC%87%A0 ‘쓰레기 DNA’가 질병 치료의 열쇠?], The Sciencetimes, 2019년 3월 3일</ref> 과거에 기능을 가진 유전자였더라도 돌연변이를 통해 기능을 상실한 [[슈도진]]이 되면 비부호화 DNA가 된다.<ref name="Biomed10.1186">{{저널 인용|vauthors= Vanin EF |
DNA는 스스로를 복제하고 유전정보를 통해 [[유전자 발현]]이 일어나게 한다. 유전자는 DNA 사슬의 특정 구간으로 실제 단백질 형성과 같은 발현에 관여하는 [[엑손]] 구간과 그렇지 않은 [[인트론]]을 포함한다.<ref>{{harvnb|Pulves|2006|p=276-277}}</ref> DNA가 직접 유전자 발현을 실행하는 것은 아니며 실제 발현 과정은 DNA에서 [[전사 (생물학)|전사]]된 [[전령 RNA]](mRNA)가 지닌 [[코돈]]에 의해 진행된다. 코돈은 세 개의 염기서열이 묶인 유전단위로 시작 [[코돈]]과 종결 코돈 그리고 그 사이에 실제 아미노산 결합을 지시하는 코돈들로 이루어져 있다. mRNA는 [[리보솜]]에서 [[효소]]와 같은 [[단백질]]을 합성하게 한다.<ref>{{harvnb|호아글랜드|2001|p=110-121}}</ref>
DNA는 1869년 스위스의 [[프리드리히 미셔]]
== 구조 ==
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</gallery>
대부분의 생물은 위 네 핵염기만이 DNA의 단위체이지만 [[바이러스]]의 일종인 일부 [[박테리오파지]]는 [[우라실]]도 단위체로 사용된다. 박실루스 슈브틸리스(''Bacillus subtilis'') 종에 속하는 박테리오파지 PBS1과 PBS2 그리고 예르시니아(''Yersinia'') 박테리오파지 piR1-37 의 DNA는 티민이 우라실로 대체되어 있다.<ref name=Kiljunen2005>{{저널 인용| vauthors = Kiljunen S, Hakala K, Pinta E, Huttunen S, Pluta P, Gador A, Lönnberg H, Skurnik M |
=== 이중나선 ===
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[[DNA 회전효소]]가 DNA 이중나선이 풀리면서 생기는 과도한 꼬임을 방지하기 위해 이중나선에 결합한다. 그 후 [[헬리카아제]]가 실제 이중나선의 결합을 푼다. 이중나선이 풀리면 [[DNA 중합효소]]가 복제를 시작한다. 하지만 DNA 복제에는 RNA로 이루어진 [[프라이머]]가 필요하다. DNA 복제를 진행하는 DNA 중합효소가 DNA의 시작점부터 직접 복제를 시작할 수 없기 때문이다. 효소의 하나인 [[프리마아제]]가 열려진 DNA의 한쪽 가닥에 프라이머를 결합시킨 뒤 떨어져 나가면 그 자리에 DNA 중합효소가 결합하여 새로운 이중나선을 만들기 시작한다.<ref>강성구, 《인체유전학》, 아카데미서적, 2004년, {{isbn|978-89-7616-248-9}}, 162-163쪽</ref>
한편, 새로운 DNA 이중나선은 서로 반대되는 방향으로 생성된다. 원래의 DNA 나선에 DNA 회전효소가 지나가며 지퍼를 열듯이 나선을 분리하면 이렇게 열리는 방향과 같이 진행되는 선도 사슬(Leading strand)는 진행 방향을 따라만 가면 되기 때문에 아무런 문제가 없다. 그러나 반대 방향으로 진행되는 지연 사슬(Lagging strand)는 그렇게 할 수가 없다. 원래의 DNA 이중나선이 풀리고 충분한 길이의 새로운 염기서열이 확보 되어야 계속해서 복제를 할 수 있기 때문이다. 이 때문에 프리마아제가 헬리카아제의 뒤에 연결되어 임시로 토막토막 끊어지는 프리미어 RNA를 만들고 뒤에 거꾸로 향하는 DNA 중합효소가 절편을 만들며 잇는다. 이를 발견자의 이름을 따 [[오카자키 절편]]이라 한다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Balakrishnan L, Bambara RA |
이러한 복제 과정을 거치면 지연 사슬의 끝은 더 이상 프리미어를 놓을 자리가 없게 되고 그 결과 DNA 사슬의 말단 일부는 복제되지 않은 채 남는다.<ref>{{harvnb|Pulves|2006|p=216}}</ref> 이 때문에 복제가 거듭되면 [[염색체]]의 끝부분인 [[텔로미어]]가 점점 짧아지게 된다. 텔로미어가 짧아지는 현상은 [[노화]]의 원인으로 지목되고 있다.<ref>권이혁, 《인구 보건 환경》,서울대학교출판부, 2004년, {{isbn|978-89-5210-566-0}}, 269-270쪽</ref>
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=== 게놈 ===
{{본문|게놈}}
한 생물이 지니는 DNA 염기서열 전체를 [[게놈]]이라고 한다. 게놈은 유전자(Gene)와 염색체(chromosome)를 합성하여 명명한 낱말로 1920년 함부르크 대학교의 식물학 교수 [[한스 빙클러]]가 제안하여 널리 사용되고 있다.<ref>{{서적 인용|
게놈이 해독되었다고 모든 유전자의 위치와 기능이 밝혀진 것은 아니다. 유전자의 기능에 대한 연구는 아직도 밝혀지지 않은 부분이 많다.<ref>프리초프 카프라, 강주현 역, 《히든커넥션》,휘슬러, 2003년, {{isbn|978-89-9045-707-3}}, 221-222쪽</ref>
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[[파일:Sexlinked inheritance white.jpg|섬네일|초파리의 성염색체와 연관된 유전 발현. 열성인 흰눈이 발현된 초파리는 모두 수컷이었다.]]
=== 핵산과 염색체의 발견 ===
DNA는 1869년 스위스의 [[프리드리히 미셔]]
=== 유전자의 발견 ===
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=== 유전자 가위 ===
{{본문|유전자 가위}}
1970년 [[존스 홉킨스 의과대학]]의 [[해밀턴 O. 스미스]]는 DNA의 특정 부위를 절단하는 [[제한 효소]]를 발견하였다.<ref>[https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1978/smith/biographical/ Hamilton O. Smith - Biographical], The Nobel Prize</ref> 그가 발견한 제한 효소는 훗날 [[HindII]]라고 불리게 되었는데 DNA 염기서열에서 GTYRAC 구간을 찾아내 절단한다. Y는 T또는 C, R은 A또는 G가 될 수 있다. 이 효소는 1세대 [[유전자 가위]]가 되어 [[분자생물학]] 연구에 큰 공헌을 하였다. 이후 유전자 가위로 사용될 수 있는 여러 효소들이 발견되었다.<ref>이스라엘 로젠필드 글, 보린 반 룬 그림, 이일권 역, 《DNA》, 이두 아이콘총서 Vol 8, 1997년, {{ISBN|89-502-0030-9}}, 116-117쪽</ref> 오늘날에는 보다 정교한 작업이 가능한 [[크리스퍼]]가 유전자 가위로 쓰인다.<ref>
유전자 가위로 DNA의 원하는 부분을 절단하면 그것을 [[대장균]]과 같은 세균의 DNA에 주입하여 대량으로 복제시킬 수 있다. 이렇게 원하는 유전자를 대량으로 복제하는 기술을 [[클로닝]]이라고 한다. 클로닝은 [[DNA 감식]], [[유전자 편집]] 등 여러 용도에 두루 활용된다.<ref>{{harvnb|Malacinski|2004|p=305-368}}</ref>
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DNA 염기서열에 있는 수 많은 유전자들이 발생의 어느 시점에서 발현하고 어느 시점에서 분화되어 고정되는 가 하는 주제는 [[발생유전학]]의 중요 관심사이다. 다세포 생물은 발생과 발달 과정에서 일정 시기를 지나면 세포 마다 발현될 특징이 결정된다. 피부에선 피부 세포만이 발현되고 간에선 간 세포만이 발현되어야 정상적인 활동을 유지할 수 있기 때문이다. 한번 분화가 결정된 세포는 때어내어 다른 곳에 이식하여도 결정된 대로 발달한다.<ref>{{harvnb|Pulves|2006|p=379}}</ref> [[줄기 세포]]는 아직 그 역할이 결정되지 않아 무엇으로건 분화할 수 있는 상태의 세포이다. [[배아]]의 발생단계에서 미분화한 [[배아줄기세포]]와 성체가 되었지만 일부 계속해서 남아있는 [[성체줄기세포]]가 있다. 배아줄기세포는 미분화한 배아의 세포에서, 성체줄기세포는 혈액, 골수 등에서 얻는다.<ref>최경석, 《인간 생명의 시작은 어디인가 윤리학 이야기, 배아줄기세포 연구와 생명 윤리》, 프로네시스, 2006년, {{isbn|978-89-0105-478-0}}, 40-41쪽</ref> 줄기세포는 각종 질병 치료를 위한 목적으로 연구되고 있지만 현재로서는 미분화한 줄기세포를 특정 방향으로 분화시키는 메커니즘을 알지 못한다.
2005년 대한민국에서는 [[황우석 사건]]으로 큰 관심을 끌기도 하였다. [[황우석]]은 복제된 배반포에서 배아줄기세포를 획득하였다는 논문을 발표하였으나 실험이 조작되었다는 것이 폭로되어 논문이 철회되었다.<ref>
=== DNA 감식 ===
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DNA는 매우 큰 정보량을 갖고 있으며 개인 마다 서로 다른 특징을 가지고 있어 DNA를 통해 신원을 특정할 수 있다. DNA 감식에는 보통 [[STR 분석]]이 쓰이는데 특정 염기서열의 짧은 반복구간이 개인마다 다른 점을 이용한다.<ref>[http://gspress.cauon.net/news/articleView.html?idxno=21420 과학수사의 새 지평, 유전자 감식], 대학원신문, 2017년 5월 9일 </ref> 유전자 감식은 각종 사건 사고의 신원확인, 실종자 확인과 같은 수사에 이용되며<ref>[http://www.nfs.go.kr/site/nfs/05/10502010000002017083103.jsp 법유전자과], 국립과학수사연구원</ref> 전쟁이나 학살과 같은 오래된 역사적 사건의 유해 감식에도 쓰인다.<ref>[http://www.withcountry.mil.kr/user/boardList.action?boardId=I_16178&siteId=withcountry&id=withcountry_010304000000 유해발굴 추진절차 3단계: 신원확인], 국방부유해발굴감식단</ref>
DNA 감식은 범죄의 증거로도 체택된다. 감식의 결과 동일인으로 판정되면 충분히 해당 개인을 특정한 것으로 여겨진다. 대한민국에서는 유죄 확정된 범죄자의 DNA 시료를 채취하여 등록하고 있다.<ref>
=== 유전성 질환 ===
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