DNA
데옥시리보 핵산(-核酸, D</b>eoxyribo<b>N</b>ucleic A</b>cid, DNA, 디옥시리보핵산?)는 핵산의 일종이며, 주로 세포의 핵 안에서 생물의 유전 정보를 저장하는 물질이다. DNA의 주 기능은 장기간에 걸친 정보저장이다. 결합되어 있는 핵염기에 의해 구분되는 네 종류의 뉴클레오타이드가 중합되어 이중 나선 구조를 이룬다.
스위스 프리드리히 미셔(Friedrich Miescher)가 1869년 처음 발견했다. 세포의 핵(nucleus) 안에서 발견했기 때문에 처음에는 뉴클레인(nuclein)이라고 명명했다.[1] DNA가 처음 발견되었을 때는 DNA가 아닌 단백질이 유전물질일 것으로 추정되었다. (참고: 단백질은 유전형질을 결정하나 단백질을 설계한 정보를 암호화하여 저장하고있는 것은 DNA이므로 위의 추정은 훗날 거짓으로 밝혀진다.)
1944년 오즈월드 에이버리(Oswald Avery)및 동료들은 실험을 통해 DNA가 유전 정보를 보관하는 물질일 것으로 추정했으며, 이들의 이러한 추측은 1952년 알프레드 허시(Alfred Hershey)와 마사 체이스(Martha Chase)의 허시-체이스 실험으로 확정되었다.[2][3] DNA의 이중나선 구조는 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 1953년 네이처지에 실은 논문에서 처음으로 밝혔다.
DNA는 나선구조를 이루는 뼈대(Backbone chain)와 핵염기(Nucleobase)로 구성되어 있으며, 이들 모두 공유결합으로 연결되어 있다. 뼈대는 단당류인 디옥시리보스(Deoxyribose)에 인산기(Phosphate)가 결합되어 긴 사슬과 같은 형태를 띄고 있다. 염기에는 퓨린(purine)과 피리미딘(pyrimidine)의 두가지 종류가 있으며, 퓨린에는 다시 아데닌(Adenine; A)과 구아닌(Guanine; G)의 두 가지가 존재하고, 피리미딘에는 시토신(cytosine; C), 티민(thymine; T), 우라실(uracil; U)의 세 가지가 존재한다. 이 중 우라실은 DNA에는 존재하지 않으며, RNA에만 존재하는 염기이다. DNA가 이중나선을 이루고 있을 때, 각각의 퓨린은 하나의 피리미딘과 수소 결합을 통해 결합한다. 즉, A와 T 그리고, G와 C가 항상 짝을 이루어 존재하게 된다. 이러한 수소 결합은 DNA의 이중 나선구조를 안정하게 만들어 주는 힘이다. 이 때, A-T의 결합에는 2개의 수소 결합이, G-C의 결합 사이에는 3개의 수소 결합이 존재한다.
이러한 염기쌍끼리의 결합을 DNA의 상보성이라고 부른다. 상보성은 DNA의 정보 저장, 복제, 전사 등에 기여한다.
DNA는 일반적으로 알려진 이중 나선 구조인 B-DNA 이외에 더욱 빽빽하게 꼬인 상태인 A-DNA나 오른쪽으로 꼬인 B-DNA와는 달리 왼쪽으로 꼬인 형태인 Z-DNA의 구조로도 존재한다. 그러나 A-DNA와 Z-DNA는 주로 특수한 상황에서만 나타나는 구조로, 보통의 DNA는 B-DNA의 형태를 띄고 있다.[4]
DNA의 뼈대에서 디옥시리보스에 인산기가 연결된 방향을 5' 방향이라고 부르고 그 반대에 하이드록시기가 붙어있는 방향을 3' 방향이라고 부른다. 이 방향성은 DNA에 작용하는 효소에게 DNA의 방향을 가르쳐 주는 매우 중요한 요소이다. DNA 이중나선을 이루는 두 가닥의 DNA는 서로 반대 방향(Anti-parallel)으로 구성되어 있다. 즉, DNA 이중 나선을 그림 2.에서 처럼 세워 놓았을 때, 이중나선의 한 가닥이 위에서 아래 방향이 5'→3' 방향이라면, 나머지 한 가닥은 반대 방향인 아래에서 위 방향이 5'→3' 방향이다.
DNA의 각 가닥이 같이 풀린다. 각 가닥은 상보적인 결합이 가능하므로, 새로운 DNA 분자의 완전한 바탕이 될 수 있다. DNA중합효소가 상보적으로 결합할 수 있는 뉴클레오솜들 사이에 수소결합을 만들어 새로운 나선구조를 합성한다. 이때 새롭게 형성되는 가닥은 반드시 5'방향에서 3'방향으로 합성된다. DNA 중합효소 복합체가 인식할 수 있는 특정 부위가 DNA상에 존재하므로, DNA 복제는 RNA의 특별한 부위(origin of replication)들에서 시작한다. 결합한 DNA중합효소 복합체는 ‘거품’(복제방울)을 만들면서 원래 DNA를 양쪽으로 풀어나가며 새로운 DNA분자를 합성한다. 생겨난 새로운 DNA는 원본이 된 DNA와 결합하여 거품의 '안쪽'에서 다시 나선구조를 형성한다. 복제가 끝난 뒤에는 두 DNA 이중나선이 생긴다.
범죄 재발 방지를 목적으로 수형자나 구속 피의자의 유전자(DNA) 감식시료를 채취할 수 있도록 한 법 조항과 이미 형이 선고된 수용자에게도 소급적용하는 내용의 부칙 조항은 헌법에 위반되지 않는다는 헌법재판소 결정이 나왔다. [5]
이 사건 채취조항들은 범죄 수사 및 예방을 위하여 특정범죄의 수형자로부터 디엔에이감식시료를 채취할 수 있도록 하는 것이다. 디엔에이감식시료 채취 대상범죄는 재범의 위험성이 높아 디엔에이신원확인정보를 수록·관리할 필요성이 높으며, 이 사건 법률은 시료를 서면 동의 또는 영장에 의하여 채취하되, 채취 이유, 채취할 시료의 종류 및 방법을 고지하도록 하고 있고, 우선적으로 구강점막, 모발에서 채취하되 부득이한 경우만 그 외의 신체부분, 분비물, 체액을 채취하게 하는 등 채취대상자의 신체나 명예에 대한 침해를 최소화하도록 규정하고 있으므로 침해최소성 요건도 갖추었다. 제한되는 신체의 자유의 정도는 일상생활에서 경험할 수 있는 정도의 미약한 것으로서 범죄 수사 및 예방의 공익에 비하여 크다고 할 수 없어 법익의 균형성도 인정된다. 따라서 이 사건 채취조항들이 과도하게 신체의 자유를 침해한다고 볼 수 없다[6].
핵산 뉴클레오타이드 DNA 수선 RNA 오카자키 절편 PCR 게놈 유전자 DNA 중합효소 염색체 감수 분열