전사과정에서 왜 RNA에는 티민 대신에 우라실이 들어가나요?
안녕하세요. 전사과정에서 왜 RNA에는 DNA에 사용되는 티민 대신에 우라실이 들어가는지, 우라실을 가졌을 때의 이점은 무엇인건지 궁금합니다.
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
rna는 비교적 짧고 일시적이어서 안정성이 덜 필요하므로, 메틸화된 티민 대신 합성에 에너지가 덜 드는 우라실을 씁니다.
또 dna가 티민을 사용함으로써 탈아미노화된 시토신을 구별해 수선할수 있어 장기적 유전 안정성을 유지할수 있답니다.
결론부터 말씀드리면 화학적 효율성과 안정성 때문입니다.
RNA에 우라실이 사용되는 가장 중요한 이유는 시토신의 자발적 탈아미노화 때문입니다. 시토신은 자연적으로 탈아미노화되어 우라실로 변하게 되는데, 만약 DNA가 티민 대신 우라실을 가지고 있다면, 시토신이 우라실로 변질되었을 때 DNA 복구 시스템이 정상적인 우라실과 변질된 우라실을 구분하기 어렵게 됩니다. 그래서 유전 정보의 오류가 제대로 수정하지 못할 위험이 있습니다. 그러나 DNA는 티민을 하기 때문에 시토신의 변질로 생긴 우라실을 제거할 수 있습니다.
반면, RNA는 단기적인 유전 정보 운반체로서 상대적으로 수명이 짧기 때문에 시토신의 변질로 인한 오류가 DNA만큼 치명적이지 않습니다.
게다가 우라실은 티민보다 합성 과정이 더 간단합니다. 티민은 우라실에 메틸기가 추가된 구조인데, 이 메틸기를 추가하는 데에 효소와 에너지가 필요합니다. RNA는 수시로 만들어지고 분해되기 때문에 더 간단한 구조인 우라실을 사용함으로써 에너지를 아낄 수 있습니다.
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.
RNA에서는 화학적 합성과 분해가 더 쉽도록 티민대신 우라실을 사용하고, 이는 에너지 효율과 빠른 전사속도를 높이는 장점이 있습니다.
또한 우라실은 DNA와 달리 장기적인 안정성이 덜 필요해서 임시정보전달에 적합합니다.
RNA에 티민 대신 우라실이 사용되는 가장 중요한 이유는 DNA의 유전 정보를 안정적으로 보존하기 위함입니다. DNA의 염기 중 하나인 사이토신은 자연적으로 탈아미노화 반응을 통해 우라실로 쉽게 변형될 수 있는데, 만약 DNA가 원래 우라실을 사용한다면 세포는 정상적인 우라실과 변형된 우라실을 구분할 수 없어 유전 암호에 오류가 발생하게 됩니다. 따라서 DNA는 우라실에 메틸기를 추가한 티민을 사용하여, DNA 가닥에서 발견되는 우라실을 즉시 오류로 인식하고 복구할 수 있는 체계를 갖추었습니다. 반면, 일시적인 정보를 전달하는 RNA는 티민을 만드는 데 드는 에너지를 절약하고 신속하게 합성하기 위해 우라실을 사용하는 것이 더 효율적입니다.
전사 과정에서 RNA에는 DNA와 달리 티민 대신에 우라실이 들어가는 이유는 화학적 안정성과 에너지 효율, 그리고 유전자 보존과 발현의 역할 차이와 관련이 있는데요, 우선 티민(T)은 우라실(U)에 메틸기(-CH₃)가 하나 더 붙어 있는 구조이기 때문에 따라서 우라실은 티민보다 구조가 단순하고 합성 비용, 즉 에너지 소모량이 적습니다.
이때 RNA는 DNA처럼 세포에서 오래 보존되는 분자가 아니라, 전사 후 단기간 사용되고 분해되며, 따라서 합성 비용이 더 낮은 우라실을 사용하는 것이 세포 입장에서 효율적입니다. 게다가 DNA는 세포의 유전정보를 장기간 안전하게 저장해야 하므로 더 안정적인 염기가 필요한데요, 티민은 메틸기 덕분에 화학적으로 조금 더 안정적이며, DNA가 긴 세월 동안 변성되거나 분해되는 것을 줄여줍니다.
또한 DNA 속 시토신은 시간이 지나면 자발적으로 탈아미노화되어 우라실(U)로 변할 수 있는데요, 만약 DNA에서 원래부터 우라실을 사용했다면, 시토신이 변해서 생긴 우라실과 정상적인 우라실을 구별할 수 없게 됩니다. 따라서 DNA에서는 티민을 사용하여, 만약 U가 나타나면 이는 반드시 돌연변이로 인식하고 DNA 수선 효소가 제거할 수 있습니다. 감사합니다.