Lesson 7 of 20

뉴클레오타이드 — 아데닌 하나가 네 곳에 있다

염기 · 당 · 인산 세 조각

뉴클레오타이드는 조각 셋이 붙은 것입니다.

염기 — 5탄당 — 인산

여기서 놀라운 사실 하나. 이 논문에 나오는 네 분자가 전부 이 구조입니다.

분자	염기	당	인산	이 논문에서
DNA 한 자리	A·T·G·C	디옥시리보스	1개	돌연변이 · gRNA 표적
RNA 한 자리	A·U·G·C	리보스	1개	mRNA · siRNA · miRNA
ATP	아데닌	리보스	3개	DEAD-box 가 쓰는 연료 (13강)
NAD⁺	아데닌 + 니코틴아마이드	리보스 2개	2개	CD38 의 기질 (15강)

High school같은 부품으로 네 분자를 만듭니다

뉴클레오타이드는 조각 셋으로 되어 있습니다.

염기 + 당 + 인산

조각	무엇	바뀌면
염기	A · T(U) · G · C	정보가 바뀐다
당	리보스 / 디옥시리보스	RNA 냐 DNA 냐 (8강)
인산	1개~3개	에너지냐 재료냐

조각을 갈아 끼우면 완전히 다른 분자가 된다

같은 부품, 다른 분자

분자	염기	당	인산
ATP	아데닌	리보스	3개
RNA 의 한 자리	아데닌	리보스	1개
DNA 의 한 자리	아데닌	디옥시리보스	1개
아데노신	아데닌	리보스	0개

인산 개수만 바뀌어도 역할이 완전히 다르다

비유 — 레고 블록

같은 블록 몇 개로 자동차도 만들고 집도 만듭니다. 부품이 아니라 조합이 정체를 정하죠.

생명이 절약하는 방식입니다 — 부품 종류를 늘리는 대신 조합을 늘려요.

퀴즈로 확인

"ATP 와 RNA 의 한 자리의 차이는?"

염기도 같고 당도 같습니다. 인산 개수만 달라요 — ATP 는 3개, RNA 안에서는 1개.

그리고 RNA 를 만들 때 ATP 에서 인산 둘을 떼면서 그 에너지로 사슬에 붙입니다. 연료이자 재료인 셈이에요.

High school아데닌이 유난히 자주 나옵니다

note 가 재미있는 관찰을 합니다. 아데닌이 들어간 분자가 유난히 많아요.

분자	무엇	이 논문에서
ATP	에너지 화폐	DEAD-box 헬리케이스 (13강)
NAD⁺	산화환원 조효소	CD38 이 부순다 (15강)
아데노신	신호 분자	T세포를 재운다 (16강)
cAMP	2차 신호전달자	아데노신 수용체 하류

네 분자가 전부 아데닌을 품고 있다

왜 하필 아데닌인가

확실한 답은 없지만, 가장 그럴듯한 설명은 이렇습니다 —

생명 초기부터 쓰던 오래된 부품이라 여기저기 재활용됐다

진화는 새로 발명하기보다 있는 걸 가져다 씁니다. /immunology 17강의 "암이 새로 발명한 게 없다" 와 같은 이야기예요.

그리고 이게 논문과 이어집니다

이 논문의 두 억제 경로가 둘 다 아데닌 계열입니다.

경로	무엇을 만드나
CD38	NAD⁺ → ADPR (15강)
CD39/CD73	ATP → 아데노신 (16강)

두 경로가 같은 부품을 다룬다 — 그래서 이어져 있다

16강 note 가 "CD38 과 이어져 있습니다" 라고 하는 이유예요. NAD⁺ 를 부수면 나온 조각이 아데노신 경로로 흘러 들어갑니다.

화학을 알면 이 연결이 보입니다. 분자 이름만 외우면 따로따로로 보이고요.

등뼈는 인산이 잇는다

한 뉴클레오타이드의 3′-OH 와 다음 것의 5′-인산 이 결합합니다 — 인산다이에스터 결합입니다. 그래서 사슬에 방향(5′→3′)이 생겨요.

그리고 인산기는 음전하를 띱니다. 그 결과가 실험 곳곳에 나타납니다.

🧲

전기영동에서 움직인다

길이에 상관없이 단위 길이당 전하가 같아 크기로만 갈립니다.

💧

물에 잘 녹는다

그래서 세포 안에서 자유롭게 돌아다닙니다.

➕

양이온이 달라붙는다

리포펙타민이 siRNA 를 싣는 원리 — /labchem 10강.

High school전하가 길이에 정비례합니다

코드의 캡션이 아주 중요한 이야기를 합니다.

핵산의 전하가 길이에 정비례한다 → 전기영동이 크기로만 갈린다

왜 정비례하나

뉴클레오타이드 하나마다 인산 하나가 있고, 인산은 음전하를 띱니다.

100개짜리 DNA = 음전하 100개

그러니 길이가 두 배면 전하도 두 배입니다. 단위 길이당 전하가 항상 같아요.

그래서 전기영동이 됩니다

전기장을 걸면 음전하가 (+) 쪽으로 끌려갑니다.

	끌어당기는 힘	가로막는 저항	결과
긴 DNA	크다 (전하 많음)	크다 (젤을 통과 어려움)	느리다
짧은 DNA	작다	작다	빠르다

전하 효과가 서로 상쇄되어 크기만 남는다

단백질은 다릅니다

단백질은 아미노산마다 전하가 제각각입니다. 어떤 건 (+), 어떤 건 (−), 어떤 건 중성이죠(10강).

그러니 크기와 전하가 뒤섞여 크기로만 갈리지 않습니다.

그래서 단백질에는 SDS 를 씁니다 (11강)

SDS 가 단백질을 감싸며 길이에 비례하는 음전하를 입힙니다. 억지로 핵산과 같은 상황을 만드는 거예요.

화학적 성질 하나가 실험 방법 전체를 정하는 예입니다.

전하가 길이에 <b>정비례</b>하는 것이 전기영동이 크기로만 갈리는 이유입니다.

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# 인산기 하나가 몇 개의 음전하를 만드나
길이 = [20, 100, 1000]        # 뉴클레오타이드
print("서열 길이당 음전하 (pH 7 근처, 인산 하나당 -1)")
for n in 길이:
    print(f"  {n:>5} nt  →  약 {n:>5} 개의 음전하")
print()
guide = "GCAGAATGTCGTTCGGCCCC"        # 논문 Table S3 의 gRNA #1220
print(f"논문의 gRNA: {guide}")
print(f"  길이 {len(guide)} nt → 음전하 약 {len(guide)}개")
print(f"  GC 함량 {(guide.count('G')+guide.count('C'))/len(guide)*100:.0f}%")

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ATP 와 RNA 의 한 자리(뉴클레오타이드)의 차이는?