자신을 인식하는 물질, 존재와 의식... 자연철학적 접근
DNA 전사 과정 본문
전사를 위해서는 먼저, 현재 복사하려는 유전자(gene)의 시작 위치를 알아야 한다. 이것을 나타내는 것이 promoter영역이다. 보통 100~1000 염기쌍으로 구성된다. Gene의 발현은 아무 때나 발생하면 안되기 때문에 평소에는 아래 그림과 같이, repressor라는 구조물(TF)이 RNA polymerase가 붙지 못하게 막고 있다. 특정한 조건이 되면 repressor이 제거되고, RNA polymerase (RNA 중합효소) 가 전사인자들의 도움으로 promotor에 결합하여 전사를 시작한다. 전사를 마친 후에는 다시 repressor은 operator영역에 결합하여 전사를 억제한다. DNA영역을 좀 더 자세히 그리면 오른쪽 그림과 같이 시작위치에서 40~100 bp사이에 TATA… 이렇게 시작하는 TATA box를 가지고 있다. TATA 박스는 염기 서열이 TATATA… 이렇게 진행되기 때문에 그 이름이 붙었다.


DNA에는 실제로 mRNA로 복사되는 부분인 coded region인 엑손(Exon)영역과 그렇지 않은 uncoded region인 인트론(Intron)영역으로 구성된다. 전사과정에서 Intron부분은 싹둑싹둑 잘려나가고 엑손부분만이 연결되어 mRNA를 생성한다.
프로모터는 전사시작 및 조절인자들의 결합 위치를 나타내는 염기서열이다. RNA 중합효소가 전사를 하기 위해서는 약 40-60 base(염기)의 core promoter가 필요하다. 보통은 복사 시작 시점의 25b정도 앞에 위치한 TATA box라고 불리는 부분을 포함한다. 단, 모든 유전자가 TATA box를 포함하는 것은 아니다.
아래에 전형적인 프로모터 code를 보여준다. 가장 앞쪽에 TFIIB 보편전사인자가 결합하는 부분, TFIID 보편인자가 결합하는 TATA 박스, 만약 TATA 박스가 없는 경우 TFIID가 결합하는 개시요소(Inr, Initiator element) 등으로 구성된다. 사실, 프로모터보다 앞쪽에 제어인자(regulator factor)가 결합하여, 전사의 수준을 조절하는 (즉, 어떤 유전자를 발현할 것인지를 조절) 기능을 수행하기도 한다. 후천 유전, 혹은 환경에 따라 유전자 발현이 달라지는 현상에 영향을 미친다.


사실 너무 신비롭지 않은가? RNA 전사를 위하여, 레고블럭들이 설계도를 복사할 전사 부위에 모여서 알아서 조립을 시작한다. 뚝딱뚝딱 공장을 짓고, 알아서 재료들을 긁어 모아서, 알아서 정보를 복사한다. 이 모든 과정에서 한명의 지휘자도 존재하지 않는다. 다들, 각자의 일을 할 뿐이며, 모든 것은 생화학적인 법칙에 따라서 진행될 뿐이다. 만약, 지구의 생명체의 외계의 어떤 존재가 설계했다면 그들의 지능은 상상이상일 것이 확실하다.
일전에 물리학 세미나에서 어떤 물리학자가, 자신은 우주적 지능의 존재를 믿는다고 했다. 그 이유는 원숭이보다 단 2%의 유전자 차이를 보이는 인간이 이렇게 뛰어난 지능을 가지고 있다면, 인간보다 단 2%만 뛰어난 존재가 있다면 어떤 가공할 지능을 보일 것인가라고 생각해 보면 알 수 있다는 것이다.
원핵생물, 세균들의 RNA 중합효소(polymerase)는 한 종류이지만, 진핵생물들의 RNA 중합효소 (RNA polymerase)는 3가지 종류가 있어서, I은 ribosome RNA를, II는 messenger RNA와 각종 micro RNA를, III은 tRNA를 생성한다. rRNA는 리보솜이라는 단백질 제조 공장의 한 부분으로 동작하고, mRNA는 DNA를 받아 적을 단백질의 설계 도면 재료이며, tRNA는 설계도에 따라 단백질 레고블럭을 조립하는데 필요한 원재료, 3D프린터의 원료인 아미노산을 배달하는 택배원이다. tRNA가 가져다준 아미노산을 mRNA에 적힌 순서대로 조합하여 rRNA 리보솜에서 합성한다. 이것은 선형적인 아미노산의 나열이며, 이것들로부터 3차원 단백질 구조를 생성하는 것은 소포체와 골지체에서 이루어진다. 생명은 스스로 동작하는 3차원 프린터이다. 사실 그것뿐이다.
전사과정에서는 먼저 primary transcript라는 single-stranded RNA가 생성된다. 이하나의 기본 주형이 향후 m, t, r RNA로 분화된다. 즉, 먼저 기본적인 RNA 주형을 만든 후, post-transcriptional modification 혹은 co-transcription modification과정을 통하여 최종 mRNA를 만든다. 이 과정은 3개의 주요과정으로 이루어진다.
1. Addition of 5’cap
2. 3’ polyadenylated tail
3. RNA splicing
mRNA은 번역되지 않는 intron과 번역되는 exon으로 구성된다. 3번 과정에서 단백질 합성에 사용되지 않은 정보부호열인 intron은 제거되고 실제로 단백질 합성에 관한 정보를 담고 있는 exon만이 남겨진다.

드디어, 전사 과정을 마쳤다. 이제, 단백질을 합성하는 유전자 설계도가 복사되었고, 이것은 핵으로부터 배출되어 세포질로 방출된다. 세포질에는 번역을 위한 여러 효소들과 단백질들이 대기하고 있다. 이들이 배출된 mRNA 혹은 코로나 바이러스가 자신을 희생하면서 숙주에 던져넣은 바이러스의 mRNA를 발견하면 그 차이를 가리지 않고 기계적으로 단백질 합성을 시작할 것이다. 이 과정을 번역(translation)이라고 부른다. 이 모든 중요한 과정, 나를 지탱하는 모든 생화학 과정에서 자아는 존재하지 않는다. 나는 내가 존재하지 않는 곳에서 생각하고, 내가 생각하지 않는 곳에서 존재한다. 라캉의 말이다.