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강의소개

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분자생물학Ⅰ

교수 사진

안덕준 교수

미국 뉴저지주립대학교 대학원 식품화학과 석사과정
미국 뉴저지주립대학교 대학원 식품화학과 박사졸업

학력

미국 뉴저지주립대학교 대학원 식품화학과 석사과정
미국 뉴저지주립대학교 대학원 식품화학과 박사졸업

강의경력

선문대학교
충남대학교
현) 유니와이즈 전임교수

강좌 소개
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교육 대상
🎓 **대학 신입생/편입생·대학원 진학 희망자**: 분자생물학/유전학/세포생물학 등 전공 과목을 안정적으로 따라가고 성적을 끌어올리고 싶은 학생.
📚 **생명·의약·공학 계열 전공자**: 생명과학/생명공학/의학/약학/수의학/화학생명 계열에서 실험과 개념을 균형 있게 다지고 싶은 학습자.
🏃 **연구실 인턴/학부연구생 준비생**: 기본 실험 스킬(PCR, 전기영동, qPCR)과 노트/데이터 관리 문화를 빠르게 습득하고 싶은 학생.
🔬 **바이오 취업 준비생**: 제약·진단·바이오의약 분야 면접 대비와 포트폴리오(프로토콜/데이터 해석)를 체계적으로 준비하려는 구직자.
교재정보 및 참고문헌
📘 **주교재 (PDF 제공)**:
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📖 **참고 문헌 (선택)**:
- 『왓슨 분자생물학』 최신 개정판 (Watson 외, 양재섭 외 역, 바이오사이언스)
- 『분자생물학』 최신 개정판 (Robert F. Weaver, 최준호 외 역, 라이프사이언스)
(※ 강의는 주교재만으로 충분히 학습 가능하며, 심화 시 참고서 병행을 권장합니다.)

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커리큘럼

총 11개 챕터, 59강으로 구성되어 있습니다.

커리큘럼
제목 강의시간 상세내용
[1강] 분자생물학 오리엔테이션
0: 16: 27
분자생물학 개요 및 핵심 원리

• 분자생물학 정의: 생명 현상을 분자 수준에서 탐구하며, DNA, RNA, 단백질을 핵심 구성 요소로 연구하는 학문.
• 유전정보 흐름: DNA 복제, RNA 전사, 단백질 번역 과정 및 유전자 발현 조절 메커니즘을 규명.
• 응용 및 중요성: 생명 현상 이해를 통한 질병 치료 및 신약 개발에 필수적인 기초 학문 역할.
1장. 멘델의 세계관
[2강] 멘델의 세계관 (1)
0: 58: 23
분자생물학 개념완성: 멘델 유전법칙과 염색체설

• 멘델 유전법칙: 분리의 법칙과 독립의 법칙으로 유전 형질의 전달 원리 규명
• 유전의 염색체설: 유전자가 염색체에 존재하여 멘델 법칙의 유전 현상 기전 설명
• 유전자의 연관과 교차: 같은 염색체 유전자의 연관과 교차를 통한 유전적 다양성 확보 기전
[3강] 멘델의 세계관 (2)
1: 01: 53
DNA 돌연변이 및 회복 기전

• DNA 돌연변이: 유전적 변이의 원천이자 탈퓨린화, 탈아민화, 티민 이량체 등 DNA 상해 유발 요인 및 기전 이해.
• DNA 회복 기전: DNA 중합효소 자체 교정, 3단계 회복 시스템(핵산분해효소, 회복중합효소, 연결효소), 미스매치 회복 시스템의 작동 원리 분석.
• 유전적 안정성: DNA 손상 복구로 낮은 돌연변이율을 유지, 생명체 다양성 확보 및 회복 시스템 결함과 암 발생 연관성 학습.
2장. 유전정보를 전달하는 핵산
[4강] 유전정보를 전달하는 핵산 (1)
1: 05: 05
유전정보 전달 핵산: DNA 구조와 복제 원리

* 핵산: 뉴클레오티드(염기, 인산, 5탄당)로 구성되며 유전정보를 저장, 전달, 번역하는 DNA와 RNA를 포함.
* DNA 이중나선 구조: 역평행성과 상보적 염기쌍(A=T, C≡G) 형성으로 안정성을 유지하며, T2 파지 실험으로 유전물질임이 규명.
* DNA 복제 원리: DNA 중합효소와 dNTPs를 사용하여 주형 DNA에 기반하여 5'→3' 방향으로 반보존적으로 합성.
[5강] 유전정보를 전달하는 핵산 (2)
1: 07: 41
핵산의 유전정보 전달 및 RNA의 역할과 특성

* **핵산 유전정보 전달**: DNA와 RNA의 구조적 차이 및 중심 원리(Central Dogma) 기반 RNA의 유전정보 중개 역할 이해.
* **RNA 종류별 기능**: mRNA는 유전정보 전달, tRNA는 아미노산 운반, rRNA는 리보솜 구성으로 단백질 합성 촉진 과정 학습.
* **유전 암호 번역 원리**: 코돈-역코돈 상호작용, 리보솜에서의 단백질 합성 메커니즘 및 유전 암호의 특성(시작/정지, 특이성, 축퇴성) 분석.
3장. 화학결합의 중요성
[6강] 화학결합의 중요성 (1)
1: 03: 31
분자생물학에서 화학결합의 중요성 및 특징

* **화학결합의 역할:** 강한 공유결합은 생체 분자 골격을 형성하고, 약한 비공유결합은 미세 구조 조절 및 분자 간 상호작용을 매개하여 생체 기능 결정.
* **주요 비공유결합:** 수소결합, 정전기적 인력, 반데르발스 친화력, 소수성 상호작용은 단백질 접힘, DNA 복제 등 핵심 생물학적 과정에 필수적.
* **결합 특성:** 결합 세기, 결합 길이, 결합각, 회전 자유도 등 물리화학적 특징이 거대 분자의 3차원 구조와 기능 결정에 영향.
[7강] 화학결합의 중요성 (2)
1: 06: 06
분자생물학: 화학결합의 중요성과 에너지 (2)

* 화학결합 및 에너지 원리: 자발적 결합 형성의 에너지 변화와 자유에너지(ΔG)를 통한 반응 자발성 판단.
* 생물계 약한 결합: 반데르발스 힘, 수소결합, 이온결합, 소수성 결합의 종류, 특징 및 생리적 역할.
* 분자 상보성 및 약한 결합의 집합적 효과: 분자 표면의 상보적 구조를 통한 고분자 안정화 및 생체 상호작용의 친화력·특이성 결정.
[8강] 화학결합의 중요성 (3)
0: 58: 36
분자생물학 개념완성: 화학결합의 중요성 (3) - 고에너지 결합

• 고에너지 결합: 가수분해 시 큰 자유 에너지 감소를 통해 에너지 불리 반응과 연계, ATP는 핵심 고에너지 화합물로 에너지 저장 및 전달 기능.
• 효소: 활성화 에너지를 낮춰 생화학 반응 속도 조절, 반응 평형에 영향 없이 자유 에너지 변화(ΔG)를 통한 반응 자발성 판단 기준 적용.
• 생체 에너지 순환: 광합성은 빛 에너지를 화학 에너지로 전환, 세포 호흡은 유기 분자 산화를 통해 ATP 생산, 산화-환원 반응은 에너지 추출 기본 원리.
[9강] 화학결합의 중요성 (4)
1: 06: 02
생합성 반응의 고에너지 결합의 중요성

• 생합성 에너지 커플링: 비자발적 생합성 반응(양의 ΔG)을 ATP 고에너지 결합 분해(음의 ΔG)와 연동하여 구동.
• 전구체 활성화 과정: 아미노산 펩티드 결합 및 뉴클레오타이드 핵산 합성에 ATP, 피로인산 등의 고에너지 결합 활용.
• 핵산 합성 안정화: 뉴클레오시드 삼인산 전구체 사용 및 방출된 피로인산의 가수분해를 통해 반응을 안정적으로 추진.
4장. DNA 구조
[10강] DNA 구조 (1)
0: 47: 55
DNA 구조의 다양성과 세부 구성 원리

• DNA 구조: 이중 나선 기반 물리화학적 다양성을 가지며, 뉴클레오티드(당, 인산, 염기)로 구성된 폴리뉴클레오티드 사슬이 유전 정보 저장.
• 폴리뉴클레오티드 사슬: 5'-3' 극성을 가지며, 염기는 선호 토토머형으로 안정성 유지, 역평행 가닥은 상보적 염기쌍(A-T, G-C) 형성.
• 왓슨-크릭 염기쌍: A-T (2개), G-C (3개) 수소결합으로 형성되며, 염기쌍 중첩이 이중 나선 구조 안정화의 핵심 요소.
[11강] DNA 구조 (2)
1: 05: 17
DNA 구조의 세부 특징 및 역동성

• DNA 이중나선 구조는 수소결합 및 염기 중첩으로 안정화되며, 오른손 B형 나선과 왼손 Z-DNA, 단백질 인지 기능을 하는 큰 홈을 특징으로 함.
• DNA 염기쌍 특이성은 수소결합으로 결정되며, 염기 돌출은 DNA 수선 유동성을, 변성 및 재생은 온도·GC 함량에 따른 구조 역동성을 보여줌.
• B형, A형, Z형 등 DNA는 다양한 구조 형태로 존재하며, 원형 DNA는 세균 염색체, 플라스미드 등 생물체에 따라 기능적 차이를 가짐.
[12강] DNA 구조 (3)
0: 50: 30
DNA 위상학의 이해와 초나선의 역할

• DNA 위상학의 기본 개념: DNA 복제·전사 등 생명 활동에 필요한 고리수, 꼬임, 초나선 조절 원리 및 중요성
• 초나선꼬임의 종류와 역할: 음성 초나선꼬임은 DNA 풀림 촉진 및 자유 에너지 저장, 양성 초나선꼬임은 고온 환경에서의 DNA 안정화 기능
• 뉴클레오솜과 음성 초나선꼬임: 히스톤 단백질과 결합하여 DNA를 왼손 방향 초나선으로 응축, 기능적 음성 초나선꼬임 도입을 통한 DNA 활성 조절
[13강] DNA 구조 (4)
0: 50: 34
DNA 구조: 위상이성화효소

* 위상이성화효소: DNA 초나선꼬임 이완 및 고리수 조절 핵심 효소로, I형(단일 가닥 절단)과 II형(이중 가닥 절단, ATP 필요)으로 구분.
* DNA gyrase: 원핵생물 특이적 II형 효소로 음성 초나선꼬임 유도; 티로신 잔기 공유결합으로 DNA 절단 및 재결합 기작 수행.
* DNA 위상이성체: 고리수 차이로 전기영동 분리 가능하며, 에티듐 이온은 DNA 삽입을 통해 꼬임 및 이동성 변화.
5장. RNA의 구조와 다양성
[14강] RNA의 구조와 다양성 (1)
0: 58: 18
RNA 구조와 다양성

* RNA 기본 특성: 리보오스, 우라실 포함 단일 가닥 핵산으로, 3차 구조 형성 통해 유전 정보 전달, 촉매, 조절 등 다양하게 기능함.
* RNA 종류 및 합성: mRNA, tRNA, rRNA 등 여러 종류가 DNA 주형으로 전사되며, 각자 단백질 합성 및 유전자 발현 조절에 핵심 역할 수행.
* 진핵세포 RNA 가공: 5' 캡핑, 3' 폴리아데닐화, 인트론 스플라이싱을 거쳐 성숙 후 핵 밖으로 수송되며, 단백질 다양성 및 발현 조절에 기여.
[15강] RNA의 구조와 다양성 (2)
1: 04: 27
RNA를 통한 단백질 합성 메커니즘

* 유전 암호 및 mRNA 코돈: 유전 정보 해독의 기본 원리 및 아미노산 지정 기능
* tRNA 및 아미노아실-tRNA 합성효소: mRNA 코돈과 아미노산을 연결하는 tRNA 역할, 아미노산 활성화 및 정확한 tRNA 부착 기전
* 리보솜 번역 과정: A, P, E 자리에서의 tRNA 이동 및 펩티드 결합을 통한 단백질 신장, 개시 및 종결 코돈에 의한 합성 제어
[16강] RNA의 구조와 다양성 (3)
0: 59: 39
RNA의 구조와 다양성

* RNA는 리보오스, 우라실을 포함하는 단일 가닥 핵산으로, mRNA, tRNA, rRNA 외 조절 분자 및 리보자임 역할 수행.
* RNA는 줄기-고리, 유사 매듭 등 2차 구조와 3중 염기쌍을 포함한 다양한 3차 구조를 형성하며, 비왓슨-크릭 염기쌍 및 리보스위치로 생물학적 기능 조절.
* RNA 이중나선은 DNA A형 구조와 유사하며, 2번 히드록시기 및 홈 구조 특성으로 단백질 상호작용에 특유의 기전이 필요하고 변이-지도법으로 구조 분석.
[17강] RNA의 구조와 다양성 (4)
0: 51: 11
RNA의 효소 기능과 초기 생명 기원

* RNA 세계 가설: RNA가 유전 정보 저장 및 효소 기능을 동시에 수행하여 초기 생명체 핵심 역할 설명
* 리보자임: RNA의 3차 구조를 활용, RNase P, 망치머리, 펩티드기 전달효소처럼 생체 반응 촉매
* RNA 구조: 리보오스 2'-OH기와 우라실로 DNA와 차별화되며, 촉매 활성 및 정보 저장 기능 수행
6장. 단백질 구조
[18강] 단백질 구조 (1)
0: 55: 19
단백질 구조와 기능 (1)

• 단백질 기본 구조: $\alpha$-아미노산이 펩타이드 결합으로 형성된 폴리펩타이드; 1차 아미노산 서열이 3차, 4차 구조 및 기능 결정.
• 단백질 구조 안정화 및 접힘: 수소결합, 정전기적 인력, 소수성 상호작용 등 비공유 결합이 $\alpha$-나선, $\beta$-병풍 2차 구조를 안정화; 자발적 접힘, 변성, 비정상적 접힘은 질병 유발.
• 단백질 기능 및 결합 특성: 효소, 구조, 전달, 면역(항체) 등 다양한 생체 기능 수행; 다른 분자와의 선택적·특이적 결합으로 생명 현상 조절.
[19강] 단백질 구조 (2)
1: 02: 40
단백질 구조의 기초: 아미노산, 펩티드 결합 및 물의 중요성

• 아미노산의 특성: R-그룹에 따른 극성, 크기, 전하로 단백질 구조와 기능이 결정되며, 펩티드 결합은 부분 이중 결합으로 회전이 제한되어 폴리펩티드 사슬을 이룸.
• 특별 아미노산의 기능: 글리신은 유연성, 프롤린은 강직성, 시스테인은 이황화 결합 형성을 통해 단백질 안정성과 특정 구조 형성에 기여.
• 물의 생체 내 역할: 수소 결합으로 물질 운반, 높은 비열로 체온 유지, 친수성/소수성 효과로 단백질 3차원 구조 형성에 필수적임.
[20강] 단백질 구조 (3)
0: 59: 42
단백질 구조 및 기능 조절

* 단백질 구조: 아미노산 서열 기반의 1차, 2차, 3차, 4차 위계 구조 및 기능 결정 원리.
* 단백질 도메인 및 링커: 기능적 접힘 단위인 도메인과 이를 연결하는 링커의 구조 형성 및 조절 역할.
* 단백질 기능 조절: 당화, 인산화 등 번역 후 변형 및 환경, 표적 상호작용에 따른 동적 구조 변화를 통한 기능 최적화.
[21강] 단백질 구조 (4)
0: 52: 40
단백질의 특수분자 인식 메커니즘

• 단백질의 DNA 서열 인식: GCN4, $\lambda$ 억제자, 아연-집게, LEF-1 등 다양한 단백질이 DNA 큰/작은 홈 및 구조 변화를 활용하여 특정 염기서열에 특이적으로 결합함.
• 단백질-단백질 접점 형성: 소수성 표면과 정교한 상호보완적 구조를 기반으로 높은 결합 특이성을 가짐.
• 단백질의 RNA 인식: RNA의 다양한 구조적 특성(모양, 기능기)을 인식하는 높은 정교성과 특이성으로 상호작용함.
[22강] 단백질 구조 (5)
1: 07: 09
촉매 단백질의 작용 원리와 기능 조절

• 효소 촉매 원리: 촉매 단백질은 활성 자리에서 기질과 비공유 결합하여 전이 상태를 유도, 활성 에너지 장벽을 낮춰 생화학 반응을 가속화.
• 단백질 기능 조절: 알로스테릭 효소의 다중 결합 부위 조절, 되먹임 억제를 통해 효소 활성을 정교하게 제어.
• 가역적 인산화 조절: 단백질 인산화/탈인산화 효소에 의한 인산기 결합 및 이탈로 단백질 구조와 활성을 가역적으로 조절하여 세포 대사를 제어.
7장. 분자생물학 기법
[23강] 분자생물학 기법 (1)
1: 02: 23
분자생물학 기법: DNA 조작 및 클로닝 개요

* **분자생물학 기법:** DNA 조작 및 분석을 위해 **제한효소**로 DNA를 절단하고 **전기영동법**으로 분리하며, **잡종화**로 특정 서열을 탐색하는 핵심 원리.
* **DNA 클로닝:** 관심 유전자의 대량 증폭을 위해 **제한효소**와 **DNA 연결효소**를 이용하여 **플라스미드**에 DNA를 삽입하고 박테리아를 **형질 전환**시키는 기술.
* **DNA 라이브러리:** **유전체 라이브러리**는 세포의 모든 DNA 서열을, **cDNA 라이브러리**는 mRNA로부터 합성된 발현 유전자 서열을 포함하는 클론 집합.
[24강] 분자생물학 기법 (2)
0: 51: 56
분자생물학 기법: PCR, 염기서열, 핵산 분석
• PCR: DNA/RNA를 신속하게 증폭하여 시험관 내 클로닝, 유전자 지문, 질병 진단 등 분자생물학적 조작에 활용.
• 염기서열 결정 및 유전자 발현 분석: Sanger, 2세대, 3세대 염기서열 결정법으로 DNA 서열을 파악하고, DNA 마이크로어레이 및 RNA 염기서열 분석으로 유전자 발현 특징 연구.
• 핵산 분석 기술: 겔 전기영동으로 핵산을 크기별로 분리하며, 제한효소로 DNA를 특정 서열에서 절단하여 클로닝 및 유전자 조작에 응용.
[25강] 분자생물학 기법 (3)
0: 55: 41
핵산 분석 응용 방법: DNA 혼성화, 클로닝, 형질전환

* DNA 혼성화: 상보성 염기쌍 형성 원리로 특정 핵산 서열의 존재, 양, 크기를 탐지 및 분석하는 기술 (서던/노던 블롯).
* DNA 클로닝: 제한효소, 연결효소, 벡터를 이용해 재조합 DNA를 생성 및 증폭하여 유전자 조작 및 기능 연구에 활용.
* 형질전환: 외부 재조합 DNA를 숙주세포에 도입하고 선별하여 원하는 유전자를 가진 세포를 획득하는 과정.
[26강] 분자생물학 기법 (4)
0: 52: 51
분자생물학 기법 (4): DNA 라이브러리 및 분석

• DNA 라이브러리: 유전체/cDNA 클로닝으로 전체 유전 정보를 저장하고 특정 유전자를 선별하는 기술.
• DNA 합성 및 증폭: 올리고뉴클레오티드 화학 합성으로 유전자 조작 및 PCR 프라이머를 제공하며, PCR은 특정 DNA 서열을 시험관 내에서 증폭하는 핵심 기법.
• 뉴클레오티드 서열 분석: ddNTP 기반 사슬-종결법 및 산탄법을 활용하여 DNA 염기서열을 정밀하게 해독하는 유전 정보 파악 기술.
[27강] 분자생물학 기법 (5)
1: 04: 24
분자생물학 기법: 단백질 분석 (크로마토그래피)

* 단백질 분석의 특징: DNA 대비 복잡한 단백질의 크기, 전하, 모양, 기능 다양성을 고려한 정밀 분리 및 정제 기법의 필요성.
* 크로마토그래피 원리: 정지상과 이동상 간 성분별 상호작용(이온 결합, 크기, 친화도) 차이를 이용한 혼합물 분리 및 정성/정량 분석.
* 크로마토그래피 종류: 이온교환(전하), 분자 배제(크기), 친화(특이적 결합) 원리에 기반한 단백질 분리 메커니즘 및 유출 전략.
[28강] 분자생물학 기법 (6)
0: 47: 27
분자생물학 기법 (6) - 단백질 분석 및 서열 결정
• 단백질 분리 및 탐지: SDS-PAGE는 길이 기반 단백질 분리, Western Blotting은 항체 이용 특정 단백질 식별.
• 아미노산 서열 결정: 에드만 분해로 N-말단 순차 분석, 직렬 질량 분석법(MS/MS)으로 펩티드 서열 규명, HPLC는 분석물질 분리.
• 핵산 분석 비교: 서던 블롯은 DNA, 노던 블롯은 mRNA 탐지, cDNA/유전체 DNA 라이브러리는 발현 유전자/전체 유전체 정보를 제공.
8장. 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜
[29강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (1)
1: 07: 18
유전체 구조, 염색질, 뉴클레오솜, 진핵생물 염색체

• 유전체 기본 구조: DNA-단백질 복합체인 염색질이 뉴클레오솜을 통해 응축되며, 세포 주기별 형태 변화로 기능 조절.
• 진핵생물 염색체: DNA의 효율적 보관, 손상 방지, 유전 정보 전달을 위한 뉴클레오솜 기반 고도 포장 원리 학습.
• DNA 기능 필수 요소: 복제기점, 말단소립, 중심절이 DNA 복제, 염색체 분리, 안정성에 핵심 역할 수행.
[30강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (2)
0: 41: 03
유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 조절 기전

• 염색체 구조 조절: 염색질 구조조정 복합체와 히스톤 꼬리 화학 변형을 통해 유전자 발현을 위한 DNA 접근성 제어.
• 진정염색질/이질염색질: 간기 염색체의 응축 및 이완 상태로 유전자 발현을 정밀하게 조절하는 기전.
• 세포 기억: 히스톤 수식 및 염색질 구조의 유전을 통해 딸세포에 유전자 발현 양상을 전달하는 핵심 메커니즘.
[31강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (3)
0: 57: 24
세포분열 주기와 조절 시스템의 이해

* 세포분열 주기: 간기(G1, S, G2)와 M기(유사분열, 세포질분열)로 구성되며, DNA 복제 및 염색체 분리를 통해 세포 증식.
* 세포주기 조절 시스템: G1/S, G2/M, 유사분열 검문 지점에서 DNA 복제 완료 및 염색체 분리 정확성 확인.
* M기 핵심 기구: 유사분열 방추사는 핵분열, 수축환은 세포질분열을 유도하여 유전 물질과 세포질을 균등 분배.
[32강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (4)
0: 54: 18
유사분열 방추사 형성 및 염색체 분리

* 유사분열: M기에서 유전 물질의 정확한 분배를 위해 방추사 형성, 염색체 부착 및 분리를 통해 딸핵을 생성하는 핵심 과정.
* 방추사 조립 및 염색체 연결: 중심체 복제로 방추사 양극 형성 및 미세소관 동적 불안정성으로 조립, 핵막 붕괴 후 동원체를 통해 염색체 부착.
* 자매염색분체 분리 및 핵막 재형성: APC-세큐린 시스템 조절로 코헤신 분해 후 염색분체 분리, 방추사 소실과 핵막 재형성을 통해 딸핵 완성.
[33강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (5)
0: 50: 16
세포질 분열 및 세포 수와 크기 조절 메커니즘

• 세포질 분열: 유사분열 방추사에 의한 위치/시기 결정, 동물세포 수축환 및 식물세포 격막형성체를 통한 세포 분리, 세포소기관의 효과적 분배 원리.
• 세포 수 조절: 세포 예정사를 통한 불필요 세포의 능동적 제거, 캐스페이즈 연쇄 반응에 의한 세포 사멸 기전 및 비가역성 분석.
• 세포 분열 및 성장 조절: 마이토젠에 의한 세포 주기 진행 촉진, 성장인자에 의한 세포 성장 유도 등 세포 외부 신호 전달 체계 이해.
[34강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (6)
0: 42: 29
유성생식의 개요, 이배체와 반수체, 유전적 다양성

• 유성생식 메커니즘: 감수분열을 통한 배우자 형성 및 이배체-반수체 순환으로 염색체 수 조절 및 유전체 재구성
• 유전적 다양성 생성: 교차와 유전적 재조합을 통해 다양한 염색체 조합 형성 및 개체 간 변이성 증대
• 종의 경쟁적 이점: 유전적 다양성으로 환경 적응력 증진 및 해로운 대립유전자 제거를 통한 생존과 진화 촉진
[35강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (7)
0: 45: 21
감수분열의 특징과 유전적 다양성 확보 기전

• 감수분열: 이배체 생식선 세포에서 DNA 복제 1회, 세포 분열 2회로 반수체 배우자 4개 생성 및 유전적 다양성 확보.
• 유전적 다양성 확보 기전: 상동염색체 접합, 비자매 염색분체 교차, 키아스마타 형성을 통해 유전 정보 재조합.
• 감수분열 단계: 제1차 분열 시 상동염색체 분리 및 교차 발생, 제2차 분열 시 자매염색분체 분리로 반수체 세포 완성.
[36강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (8)
0: 56: 56
유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (8)

* **염색체 구조 및 다양성**: 원핵/진핵 염색체의 형태(원형/선형), 위치(핵양체/핵), 플라스미드 유무 등 유전체 기본 구성 요소 이해
* **유전체 복잡성 및 유전자 밀도**: 유전자 수, 유전자 밀도와 생물 복잡성 간의 역관계 분석을 통한 유전체 특성 파악
* **진핵생물 유전자 구조와 비암호화 DNA**: 인트론, 유전자간 서열(조절 서열, 헛유전자, 반복 DNA) 등 비암호화 서열의 기능과 구성 원리 학습
[37강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (9)
1: 04: 53
염색체 복제와 분리: 동원체, 말단소체, 세포 주기

• 동원체, 말단소체, 복제개시점: 진핵생물 염색체의 DNA 복제 개시, 말단 보호, 그리고 정확한 분리를 위한 필수 구조 및 기능
• 세포 주기 및 염색체 분열: G1, S, G2, M기 점검을 통한 DNA 복제와 SMC 단백질(코헤신, 콘덴신)의 자매염색분체 결합 및 응축을 통한 유사분열·감수분열 과정
• 유사분열과 감수분열: 체세포 동일성 유지 및 생식세포 다양성 확보를 위한 염색체 분열(I, II) 과정과 방추사 1가/2가 부착 방식의 차이
[38강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (10)
0: 52: 14
뉴클레오솜의 구조와 기능 및 조립 과정

• 뉴클레오솜 구조: 8개 히스톤 단백질 중심에 DNA가 감긴 염색체 응축 기본 단위로, H3-H4 4량체와 H2A-H2B 2량체 순차 조립을 통해 형성됨.
• DNA-히스톤 결합: 히스톤의 양전하와 DNA의 음전하가 작은 홈의 수소결합을 통해 염기 서열 비의존적으로 상호작용함.
• 히스톤 꼬리 기능: 아미노 말단 꼬리는 화학적 변형으로 뉴클레오솜 기능을 조절하며, DNA의 음성 초나선 구조를 유도하여 유전체 기능 조절에 기여함.
[39강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (11)
1: 01: 31
고단계 염색질 구조와 뉴클레오솜 조립

* 염색질 고단계 구조: 이질염색질 및 진정염색질 구분, 히스톤 H1과 아미노 말단 꼬리를 통한 30nm 섬유 및 DNA 고리 형성으로 염색질 응축 및 유전자 발현 조절.
* 히스톤 변이체 기능: H2A.X는 DNA 손상 수선, CENP-A는 동원체 기능에 특화되어 염색체 특정 부위의 구조와 기능 조절.
* 뉴클레오솜 조립 메커니즘: DNA 복제 후 H3·H4 및 H2A·H2B 재조립, 히스톤 샤페론(CAF-1)과 PCNA를 통한 정확한 뉴클레오솜 형성 유도.
[40강] 유전체 구조, 염색질 그리고 뉴클레오솜 (12)
1: 05: 35
염색질 구조 조절: 뉴클레오솜 동역학 및 변형

* 염색질 구조 조절: 뉴클레오솜-DNA 상호작용 동역학 및 뉴클레오솜 리모델링 복합체를 통한 DNA 접근성 조절.
* 뉴클레오솜 위치 고정: DNA 결합 단백질 및 특정 염기 서열 기반으로 조절 부위 접근성을 확보.
* 히스톤 꼬리 변형: 아세틸화·메틸화 등 양전하 감소로 염색질 응축 완화 및 DNA 접근성 증진 (HAT, HDAC, HMT 효소 작용).
9장. DNA 복제
[41강] DNA 복제 (1)
1: 01: 08
DNA 복제 (1) 개요 및 기본 원리

• DNA 복제 개요: 반보존적 방식으로 복제 기점에서 시작, 복제 분기점을 형성하여 DNA 이중 나선 주형을 바탕으로 새로운 사슬을 합성.
• DNA 중합효소 역할: 5'→3' 방향으로 뉴클레오티드를 첨가하여 선도사슬은 연속, 지연사슬은 오카자키 절편으로 불연속 합성.
• DNA 복제 정확성: DNA 중합효소의 자체 교정 기능을 통해 높은 정확도로 염기 서열 오류를 제거, 유전 정보 안정성을 보장.
[42강] DNA 복제 (2)
1: 00: 29
DNA 복제 관여 효소 및 합성 화학

* RNA 프라이머: DNA 합성 시작점 제공, DNA 중합효소는 선도사슬을 연속, 지연사슬을 비연속적으로 복제.
* 복제 분기점 조절 단백질: 헬리케이즈는 이중나선을 풀고, 단일가닥 결합단백질은 재결합을 방지하며, 활주 클램프는 중합효소 부착을 유지, 위상이성질화효소는 DNA 꼬임을 해소.
* 말단소립중합효소: 진핵세포 텔로미어 신장으로 염색체 말단 보호, 데옥시뉴클레오시드 삼인산이 기질로, 피로인산 가수분해로 DNA 합성 동력 확보.
[43강] DNA 복제 (3)
0: 51: 44
DNA 중합효소의 기능과 구조, 진행성 특성

* DNA 중합효소: 단일 활성 부위로 dNTP를 정확히 첨가하고 rNTP를 구별하는 촉매적 유연성을 가짐.
* DNA 중합효소 구조: 손바닥, 손가락, 엄지 영역이 각각 촉매, 염기쌍 감지, 진행성 유지에 핵심적으로 기여함.
* DNA 중합효소 진행성: DNA 주형과의 강한 상호작용으로 유지되며, 높은 뉴클레오티드 합성 효율성을 가능하게 하는 특성.
[44강] DNA 복제 (4)
0: 55: 44
DNA 복제 과정의 정확성 및 복제분기점 기작

• DNA 복제 정확성: DNA 중합효소의 교정 핵산분해효소 기능과 잘못 짝지음 수선 기작을 통한 DNA 복제 오류 수정 원리.
• 복제분기점 DNA 합성: DNA 역평행성에 따라 선도가닥은 연속, 지체가닥은 오카자키 조각으로 불연속 합성되는 기작.
• RNA 프라이머 기능: 프리마아제가 합성하는 RNA 프라이머를 통해 DNA 중합효소의 시작점 제공 및 DNA 나선효소와의 협력 과정.
[45강] DNA 복제 (5)
1: 05: 30
DNA 복제 복제분기점 관련 단백질 기능

* RNA 프라이머 제거: RNase H, 핵산말단분해효소를 통한 프라이머 제거 후 DNA 중합효소와 연결효소가 틈새를 메워 복제 완결.
* DNA 헬리카아제와 SSB: DNA 이중나선을 풀어 단일가닥으로 분리하고, SSB가 단일가닥 DNA를 안정화하여 주형 기능 보조.
* 위상이성질체 효소: 복제분기점 앞의 양성 초나선을 해소하여 DNA 복제 진행을 가능하게 하는 입체 구조 변화 역할 수행.
[46강] DNA 복제 (6)
1: 05: 07
DNA 중합효소의 특수화 및 관련 인자

• DNA 중합효소: 유전체 복제 및 수선 핵심 효소로, 원핵 및 진핵세포에서 다양한 특수화된 형태(Pol I, III, α, δ, ε)로 기능하며 교정 기능 보유.
• 활주 클램프: 도넛형 구조로 DNA 이중나선을 둘러싸, DNA 중합효소의 진행성을 증대시키고 PCNA(진핵)는 염색질 조립 및 수선 단백질 연결 허브 역할.
• 클램프 장전자: ATP 가수분해를 통해 활주 클램프를 DNA에 장전하고 필요 시 제거하며, 중합효소와 결합 자리 중복으로 상호작용 조절.
[47강] DNA 복제 (7)
0: 58: 36
DNA 복제 분기점에서의 DNA 합성 및 개시

• DNA 복제 분기점 합성: DNA Pol III 완전효소, 헬리카아제, 프리마아제 등 핵심 효소 상호작용을 통한 선도가닥·지체가닥 동시 합성 메커니즘.
• 레플리솜 구조 및 조절: 헬리카아제-중합효소, 헬리카아제-프리마아제 상호작용으로 DNA 복제 속도 및 오카자키 조각 길이 조절 원리.
• DNA 복제 개시점: 복제자 서열(AT-rich 부위)과 개시인자 단백질 작용으로 DNA 이중나선 분리 및 복제 개시 유도 과정.
[48강] DNA 복제 (8)
0: 58: 14
DNA 복제 개시: 결합과 풀림, 진핵생물 복제 조절

* DNA 복제 개시: 게시인자 단백질이 복제자 서열에 결합하여 DNA 나선 풀림 및 복제 단백질 모집을 시작.
* 원핵/진핵 복제 조절: 원핵생물 DnaA는 직접 풀림 및 활성 조절, 진핵생물 ORC는 ATP 활용 나선효소 장전을 통해 S기 단일 복제를 보장.
* 복제자 불활성화: DNA 복제 완료 시 헬리카아제 제거 등으로 복제개시점이 불활성화되어 재복제를 방지.
[49강] DNA 복제 (9)
0: 56: 37
진핵 세포 DNA 복제 개시 및 조절 메커니즘

* 진핵 세포 DNA 복제 개시: G1기 나선효소 장전, S기 CDK 및 DDK 활성화로 조절, 염색체당 1회 복제를 엄격히 보장.
* CDK 및 DDK 조절: G1기 낮은 CDK 농도로 나선효소 장전을 유도하고, S기 높은 CDK 활성으로 복제를 개시하며 신규 장전은 억제.
* 진핵/원핵 복제 조절 차이: 복제자 인식 및 나선효소 조립은 유사하나, 진핵은 나선효소 초기 장전, 원핵은 DnaA 개시인자 결합 조절에 중점.
[50강] DNA 복제 (10)
0: 58: 38
DNA 복제 종결 과정 및 관련 효소

• DNA 복제 종결: 원형 염색체는 제II형 위상이성질체 효소로 딸 DNA 얽힘 해소, 선형 염색체는 말단 복제 문제를 가짐.
• 제II형 위상이성질체 효소: 이중가닥 DNA를 절단 및 통과시켜 원형 염색체의 연쇄체 분리 및 선형 염색체 꼬임 해결.
• 말단소체 중합효소: RNA와 단백질로 구성된 리보핵산단백질로, 자체 RNA 주형을 이용해 텔로미어 3' 말단을 연장하여 선형 염색체 복제 문제 해결.
[51강] DNA 복제 (11)
0: 54: 23
DNA 복제 (11) - 말단소체 조절 및 보호 기작

* 말단소체 중합효소: 염색체 말단 신장을 통해 DNA 복제 문제를 해결하고 게놈 안정성을 유지하는 핵심 효소.
* 말단소체 길이 조절: 말단소체 결합 단백질의 음성되먹임 조절을 통해 정교하게 관리되는 길이 조절 메커니즘.
* t-고리 형성 및 보호: 말단소체 3' 말단의 t-고리 구조화로 DNA 수선 시스템으로부터 보호 및 길이 이중 제어.
10장. 돌연변이 발생과 DNA 수선
[52강] 돌연변이 발생과 DNA 수선 (1)
0: 51: 16
돌연변이 발생과 DNA 수선 메커니즘
• 돌연변이 발생: 생물 다양성과 유전 정보 유지를 위한 균형 유지, DNA 복제 오류·화학적 손상·전이인자 삽입이 주요 원인.
• 잘못 짝지음 수선계(MMR): 교정 회피 오류 보완, 새로 합성된 가닥의 잘못 짝지음 선택적 수선으로 DNA 복제 정확도 최종 증진.
• MMR 가닥 식별: 대장균은 반메틸화, 진핵 세포는 오카자키 조각 간극을 활용하여 새로 합성된 가닥을 구별 및 수선.
[53강] 돌연변이 발생과 DNA 수선 (2)
0: 51: 02
돌연변이 발생과 DNA 수선: DNA 손상

* DNA 손상 유형: 복제 오류 외 환경 요인에 의한 DNA 변형으로 가수분해, 탈아미노화, 알킬화, 산화, 방사선 조사, 염기 유사물질, 삽입물질이 포함됨.
* 주요 염기 변형: 시토신 탈아미노화로 우라실 또는 티민(5-메틸시토신), 구아닌 알킬화 및 산화로 비정상 염기 생성, 자외선 조사로 피리미딘 이량체 유발.
* DNA 중대 손상: 이온화 방사선은 DNA 이중 가닥 절단을 유발하며, 염기 유사물질은 복제 오류, 삽입물질은 해독 틀 변이를 통해 돌연변이를 야기함.
[54강] 돌연변이 발생과 DNA 수선 (3)
1: 03: 26
DNA 손상 수선 및 내성 (단일 가닥 수선 중심)

• DNA 손상 수선 개요: 유전체 안정성 유지를 위해 직접 역전, 염기 절제 수선 (BER), 뉴클레오티드 절제 수선 (NER) 등의 정교한 기작 활용
• 직접 역전: 광회복 및 메틸기전이효소로 피리미딘 2량체, 메틸구아닌 등 손상 염기를 즉시 복구하는 1차적 방어 시스템
• 절제 수선 (BER/NER): 염기 절제 수선은 글리코실라아제로 특정 손상 염기를, 뉴클레오티드 절제 수선은 DNA 이중나선 왜곡을 인지하여 손상 조각을 절제 후 DNA 중합효소가 복구
[55강] 돌연변이 발생과 DNA 수선 (4)
0: 56: 36
돌연변이 수선: 재조합 수선과 장애관통 DNA 합성

* DNA 이중가닥 절단 수선: 자매 염색체 활용 재조합 수선으로 정확히 복구하며, 비상동 말단 연결(NHEJ)은 비상 시 직접 연결하나 돌연변이 유발.
* 장애관통 DNA 합성: 손상 부위를 장애관통 중합효소로 건너뛰어 복제를 완료하며, 중합효소 교체 및 간극 메꾸기 모델로 진행.
* DNA 수선 전략: 정확성 높은 재조합 수선과 생존성 확보 중심의 NHEJ 및 장애관통 합성은 돌연변이 유발성과 DNA 손상 내성을 고려함.
11장. 분자수준에서의 상동재조합
[56강] 분자수준에서의 상동재조합 (1)
0: 35: 21
분자수준 상동재조합의 이해와 단계

• 상동재조합 개념: DNA 이중가닥 절단(DSB) 복구 및 유전적 교환을 통한 유전적 변이 제공의 핵심 세포 현상.
• 상동재조합 과정: 상동 DNA 정렬, DSB 도입, 가닥 침투 및 이질이중 DNA 형성, 홀리데이 연결부 형성 및 가지 이동 단계로 구성.
• 홀리데이 연결부 분리: 가닥 절단을 통해 재조합된 DNA 분자를 교차 또는 비교차 방식으로 재발생시키는 최종 단계.
[57강] 분자수준에서의 상동재조합 (2)
0: 46: 28
분자수준 상동재조합: 중요 포인트 및 유전적 결과

* **분자수준 상동재조합**: DSB 발생, 가닥 침투, 홀리데이 연결부 형성 및 분리를 통한 DNA 유전적 교환 기작으로 염기서열 비의존적 특징 가짐.
* **이중가닥 절단 수선 모델**: RecA 단백질 매개 DSB 수선 경로 설명하며, 홀리데이 연결부 분리에 따른 교차/비교차 산물 결정.
* **유전자 변환**: 상동재조합의 핵심 유전적 결과로, DSB 근접 복사 및 이질이중구조 DNA 불일치 수선으로 발생.
[58강] 분자수준에서의 상동재조합 (3)
1: 07: 49
대장균 상동재조합 단백질 기구 및 조절

• RecBCD 기구: 이중 가닥 절단 DNA 가공, RecA 탑재 지원 및 카이자리 조절을 통한 자가 DNA 보호와 외부 DNA 분해.
• RecA 단백질 및 섬유: 단일 가닥 DNA 조립으로 가닥 침투 촉진, 상동성 탐색 및 염기쌍 교환을 통한 삼중 가닥 형성.
• RuvAB/C 복합체: 홀리데이 연결부 인지 및 RuvB의 ATP 에너지 활용 가지 이동 촉진, RuvC에 의한 연결부 최종 절단 및 재조합 완료.
[59강] 분자수준에서의 상동재조합 (4)
0: 55: 00
분자수준에서의 진핵생물 상동재조합

• 진핵생물 상동재조합: DNA 손상 복구, 복제 분기점 재시작 및 감수분열 시 염색체 분리와 유전적 다양성 확보에 필수적인 과정.
• Spo11-MRX-Dmc1 기작: Spo11에 의한 DSB 형성, MRX 복합체의 5'→3' 단일 가닥 DNA 절제 및 Spo11 제거, Dmc1에 의한 비자매 상동 염색분체 간 가닥 교환을 통해 진행.
• 감수분열 재조합 결과: 염색체 비분리를 방지하고 염색체 배열을 돕는 동시에, 유전적 교환을 통해 다음 세대의 유전자 세트 다양성 제공.
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안덕준 교수님

분자생물학Ⅰ

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