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개시 코돈

리보솜에 의해 번역되는 mRNA의 첫 번째 코돈

개시 코돈(start codon, initiating codon) 또는 시작 코돈은 리보솜에 의해 번역되는 전령 RNA(mRNA)의 첫 번째 코돈이다. 개시 코돈은 항상 진핵생물과 고세균에서는 메티오닌을 암호화하며, 세균과 미토콘드리아, 색소체에서는 N-폼일메티오닌(fMet)을 암호화한다. 가장 흔한 개시 코돈은 AUG이며, 대응하는 DNA 서열에서는 ATG이다. AUG 코돈이 중간에 오면 개시 코돈에 아닌 메티오닌을 지정하는 코돈으로 사용된다.[1]

사람 미토콘드리아 DNA MY-ATP6 유전자의 개시 코돈. 개시 코돈은 파란색 동그라미가 쳐져 있다. 각 뉴클레오타이트 트리플렛에 대해 대응하는 아미노산이 알파벳 하나로 표시되어 있다. MT-ATP8에 대한 +1 해독구조는 빨갛게, MT-ATP6에 대한 +3 해독구조는 파랗게 써 있다. 이 영역에서 두 유전자는 중첩유전자이다.

개시 코돈은 종종 5' 비번역 부위(5' UTR)보다 뒤에 온다. 원핵생물의 경우 리보솜결합부위를 포함하고 있다.

AUG가 아닌 개시 코돈

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표준적인 AUG 개시 코돈이 아닌 다른 개시 코돈은 원핵생물(세균, 고세균)과 진핵생물에서 모두 발견된다. AUG 이외의 개시 코돈이 원래는 다른 아미노산을 암호화한다고 하여도, 이 코돈이 단백질의 처음에 온다면 메티오닌으로 번역된다. 이는 번역 개시에 별개의 운반 RNA(tRNA)가 이용되기 때문이다.[2]

진핵생물

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AUG가 아닌 다른 개시 코돈은 진핵생물 유전자에서는 매우 드물다. 그러나 몇몇 세포 mRNA에서 자연적으로 AUG가 아닌 개시 코돈이 발생한다고 보고된 바 있다.[3] 이수소엽산 환원효소의 AUG 개시 코돈에 발생할 수 있는 9가지의 단일 염기 치환 중 7가지가 포유류 세포에서 번역 개시 부위로 기능할 수 있다.[4] 원래의 표준 경로인 Met-tRNA Met과 AUG 코돈 경로에 더하여, 포유류 세포는 CUG 코돈에 대응하여 특이적인 류신-tRNA를 사용하면서 류신으로 번역을 개시할 수 있다.[5][6]

칸디다 알비칸스(Candida albicans)는 CAG 개시 코돈을 사용한다.[7]

원핵생물

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원핵생물은 주로 GUG와 UUG 등의 AUG 이외 개시 코돈을 더 많이 사용한다. 이러한 AUG 이외의 개시 코돈이 쓰인다는 사실과 그 빈도가 진핵생물과 비교했을 때 높다는 사실은 공통 조상 이론을 반박하기 위해 연구되어 왔다.[8]

대장균(E. coli)은 83% AUG (3542/4284), 14% (612) GUG, 3% (103) UUG를 개시 코돈으로 사용한다.[9] 그리고 AUU로 개시 코돈으로 이용할 수 있으며, 아마 CUG도 이용될 것이라고 여겨진다.[10][11]

AUG 개시 코돈을 가지지 않는 잘 알려진 암호화 부위는 대장균의 락토스 오페론에 존재하는 lacI (GUG)[12][13]과 lacA (UUG)[14]이다. 한편 17개 이상의 AUG가 아닌 개시 코돈이 대장균의 번역을 개시할 수 있다고 밝혀졌다.[15][16]

미토콘드리아

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미토콘드리아 유전자는 사람에서 AUA, AUG를 개시 코돈으로 사용하는 등 보다 많이 AUG 이외의 개시 코돈을 이용한다.[8] 이러한 예시들은 NCBI에서 열람할 수 있다.[17]

같이 보기

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각주

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  1. ↑ “개시코돈”. 《두산백과 두피디아》. 2023년 1월 6일에 확인함. 
  2. ↑ Lobanov, A. V.; Turanov, A. A.; Hatfield, D. L.; Gladyshev, V. N. (2010). “Dual functions of codons in the genetic code”. 《Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology》 45 (4): 257–65. doi:10.3109/10409231003786094. PMC 3311535. PMID 20446809. 
  3. ↑ Ivanov, I. P.; Firth, A. E.; Michel, A. M.; Atkins, J. F.; Baranov, P. V. (2011). “Identification of evolutionarily conserved non-AUG-initiated N-terminal extensions in human coding sequences”. 《Nucleic Acids Research》 39 (10): 4220–4234. doi:10.1093/nar/gkr007. PMC 3105428. PMID 21266472. 
  4. ↑ Peabody, D. S. (1989). “Translation initiation at non-AUG triplets in mammalian cells”. 《The Journal of Biological Chemistry》 264 (9): 5031–5. doi:10.1016/S0021-9258(18)83694-8. PMID 2538469. 
  5. ↑ Starck, S. R.; Jiang, V; Pavon-Eternod, M; Prasad, S; McCarthy, B; Pan, T; Shastri, N (2012). “Leucine-tRNA initiates at CUG start codons for protein synthesis and presentation by MHC class I”. 《Science》 336 (6089): 1719–23. Bibcode:2012Sci...336.1719S. doi:10.1126/science.1220270. PMID 22745432. S2CID 206540614. 
  6. ↑ Dever, T. E. (2012). “Molecular biology. A new start for protein synthesis”. 《Science》 336 (6089): 1645–6. doi:10.1126/science.1224439. PMID 22745408. S2CID 44326947. 
  7. ↑ Santos, MA; Keith, G; Tuite, MF (February 1993). “Non-standard translational events in Candida albicans mediated by an unusual seryl-tRNA with a 5'-CAG-3' (leucine) anticodon.”. 《The EMBO Journal》 12 (2): 607–16. doi:10.1002/j.1460-2075.1993.tb05693.x. PMC 413244. PMID 8440250. 
  8. ↑ 가 나 Watanabe, Kimitsuna; Suzuki, Tsutomu (2001). 〈Genetic Code and its Variants〉. 《Encyclopedia of Life Sciences》. doi:10.1038/npg.els.0000810. ISBN 978-0470015902. 
  9. ↑ Blattner, F. R.; Plunkett g, G.; Bloch, C. A.; Perna, N. T.; Burland, V.; Riley, M.; Collado-Vides, J.; Glasner, J. D.; Rode, C. K.; Mayhew, G. F.; Gregor, J.; Davis, N. W.; Kirkpatrick, H. A.; Goeden, M. A.; Rose, D. J.; Mau, B.; Shao, Y. (1997). “The Complete Genome Sequence of Escherichia coli K-12”. 《Science》 277 (5331): 1453–1462. doi:10.1126/science.277.5331.1453. PMID 9278503. 
  10. ↑ Sacerdot, C.; Fayat, G.; Dessen, P.; Springer, M.; Plumbridge, J. A.; Grunberg-Manago, M.; Blanquet, S. (1982). “Sequence of a 1.26-kb DNA fragment containing the structural gene for E.coli initiation factor IF3: Presence of an AUU initiator codon”. 《The EMBO Journal》 1 (3): 311–315. doi:10.1002/j.1460-2075.1982.tb01166.x. PMC 553041. PMID 6325158. 
  11. ↑ Missiakas, D.; Georgopoulos, C.; Raina, S. (1993). “The Escherichia coli heat shock gene htpY: Mutational analysis, cloning, sequencing, and transcriptional regulation”. 《Journal of Bacteriology》 175 (9): 2613–2624. doi:10.1128/jb.175.9.2613-2624.1993. PMC 204563. PMID 8478327. 
  12. ↑ E.coli lactose operon with lacI, lacZ, lacY and lacA genes GenBank: J01636.1
  13. ↑ Farabaugh, P. J. (1978). “Sequence of the lacI gene”. 《Nature》 274 (5673): 765–769. Bibcode:1978Natur.274..765F. doi:10.1038/274765a0. PMID 355891. S2CID 4208767. 
  14. ↑ NCBI Sequence Viewer v2.0
  15. ↑ Hecht, Ariel; Glasgow, Jeff; Jaschke, Paul R.; Bawazer, Lukmaan A.; Munson, Matthew S.; Cochran, Jennifer R.; Endy, Drew; Salit, Marc (2017). “Measurements of translation initiation from all 64 codons in E. coli”. 《Nucleic Acids Research》 (영어) 45 (7): 3615–3626. doi:10.1093/nar/gkx070. PMC 5397182. PMID 28334756. 
  16. ↑ Firnberg, Elad; Labonte, Jason; Gray, Jeffrey; Ostermeir, Marc A. (2014). “A comprehensive, high-resolution map of a gene's fitness landscape”. 《Molecular Biology and Evolution》 (영어) 31 (6): 1581–1592. doi:10.1093/molbev/msu081. PMC 4032126. PMID 24567513. 
  17. ↑ Elzanowski, Andrzej; Ostell, Jim. “The Genetic Codes”. 《NCBI》. 2019년 3월 29일에 확인함. 

외부 링크

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  •   위키미디어 공용에 개시 코돈 관련 미디어 분류가 있습니다.
  • The Genetic Codes. Compiled by Andrzej (Anjay) Elzanowski and Jim Ostell, National Center for Biotechnology Information (NCBI), Bethesda, Maryland, US [1]
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