핵염기

Nucleobase
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기본 페어링:두 개의 염기쌍은 네 개의 뉴클레오티드 단량체에 의해 생성되며, 핵산염기들은 파란색이다.구아닌(G)은 빨간색으로 3수소 결합을 통해 시토신(C)과 쌍을 이룬다.아데닌(A)은 2개의 수소 결합(빨간색)을 통해 우라실(U)과 짝을 이룬다.
퓨린 핵산염기들은 융합 고리 분자이다.
피리미딘 핵염기들은 단순한 고리 분자들이다.

질소 염기 또는 종종 단순 염기라고도 알려진 핵산염기는 핵산의 기본 구성 요소를 구성하는 뉴클레오시드를 형성하는 질소를 포함한 생물학적 화합물이다.염기쌍을 형성하고 서로 직접 쌓는 핵염기의 능력은 리보핵산(RNA)과 디옥시리보핵산(DNA)과 같은 긴 사슬의 나선 구조로 이어진다.아데닌(A), 시토신(C), 구아닌(G), 티민(T) 및 우라실(U)의 5가지 핵염기를 1차 또는 정준기라고 한다.그들은 A, G, C, T 염기가 DNA에서 발견되는 반면 A, G, C, U는 RNA에서 발견되는 등 유전 코드의 기본 단위로서 기능한다.티민과 우라실은 이들 복소환 6원환의 [1][page needed]제5탄소(C5)에 메틸기가 존재하는지 여부에 따라 구별된다.게다가, 몇몇 바이러스들은 아데닌 대신 아미노아데닌을 가지고 있다.그것은 티민에 [2]보다 안정적인 결합을 만드는 여분의 아민기를 갖는 것에 차이가 있다.

아데닌과 구아닌은 퓨린에서 파생된 융합 고리 골격 구조를 가지고 있기 때문에 퓨린 염기라고 불립니다.푸린 질소 염기는 아데닌의 C6 탄소와 구아닌의 [3]C2에서 단일 아미노기(NH2)로 특징지어진다.마찬가지로, 시토신, 우라실, 티민의 단순 고리 구조는 피리미딘에서 파생되므로, 이러한 세 가지 염기를 피리미딘 염기라고 한다.전형적인 이중나선 DNA의 염기쌍 각각은 푸린과 피리미딘을 포함한다.A는 T와, C는 G와 쌍을 이룬다.이러한 푸린-피리미딘 쌍은 염기 보체로 불리며, 나선의 두 가닥을 연결하며 종종 사다리의 띠와 비교된다.퓨린과 피리미딘의 조합은 부분적으로 치수 제약에서 비롯될 수 있는데, 이 조합은 DNA 나선형 나선에 일정한 폭의 기하학적 구조를 가능하게 하기 때문이다.A-T와 C-G 쌍은 상보적 염기상의 아민과 카르보닐기 사이의 이중 또는 삼중 수소 결합에 기초한다.

아데닌, 구아닌, 크산틴, 하이포산틴, 푸린, 2,6-디아미노푸린, 6,8-디아미노푸린 등의 핵염기가 지구 [4][5][6]밖뿐만 아니라 우주에서도 형성되었을 수 있다.

염기라는 용어의 기원은 산-염기 반응에서 이러한 화합물의 화학적 특성을 반영하지만, 그러한 특성은 핵염기의 생물학적 기능의 대부분을 이해하는 데 특별히 중요하지 않다.

구조.

8개의 뉴클레오티드에 의해 생성된 4개의 핵염기쌍을 나타내는 DNA의 화학구조. 아데닌(A)은 티민(T)에 결합되고 구아닌(G)은 시토신(C)에 결합된다.+이 구조는 또한 2개의 인산디옥시리보스 백본 또는 스트랜드 각각에 대한 방향성을 나타낸다.5'에서 3'까지의 방향은 왼쪽의 스트랜드 아래, 오른쪽의 스트랜드 위입니다.그 가닥들은 이중나선 구조를 형성하기 위해 서로 뒤틀린다.

핵산 구조의 측면에서 인산염 분자는 인접한 2개의 뉴클레오티드 단량체의 2개의 당환을 순차적으로 연결하여 긴 사슬 생체분자를 생성한다.당(리보스 또는 디옥시리보스)과 인산염의 사슬 결합은 단일 또는 이중 나선 생체 분자를 위한 "등뼈" 가닥을 형성합니다.DNA의 이중나선은 두 가닥이 화학적으로 반대 방향으로 배향되어 있어 두 염기 사이에 상보성을 제공함으로써 염기쌍을 가능하게 하며, 이는 DNA에서 발견된 부호화 정보의 복제 또는 전사에 필수적이다.

변형핵기

DNA와 RNA는 또한 핵산 사슬이 형성된 후 변형된 다른 (비 일차) 염기들을 포함한다.DNA에서 가장 일반적인 변형 염기는 5-메틸시토신(mC5)이다.RNA에는 뉴클레오시드 의사우리딘(δ), 디히드로우리딘(D), 이노신(I) 및 7-메틸구아노신(mG7)[7][8]에 포함되는 것을 포함한 많은 변성염기가 있다.

히포산틴과 크산틴은 변이원 존재에 의해 생성된 많은 염기 중 두 가지이며, 둘 다 탈아미네이션(아민기를 카르보닐기로 대체)을 통해 생성된다.히포산틴은 아데닌에서 생성되고 크산틴은 [9]구아닌에서 생성되며 우라실은 시토신의 탈아미노화에서 생성된다.

변형 푸린핵산염기

이것들은 변형된 아데노신 또는 구아노신의 예이다.

핵염기 Chemical structure of hypoxanthine
하이포산틴		 Chemical structure of xanthine
크산틴		 Chemical structure of 7-methylguanine
7-메틸구아닌
뉴클레오시드 Chemical structure of inosine
이노신
I		 Chemical structure of xanthosine
크산토신
X		 Chemical structure of 7-methylguanosine
7-메틸구아노신
m7G

변형피리미딘핵염기

이것들은 변형된 시토신, 티민 또는 우리딘의 예이다.

핵염기 Chemical structure of dihydrouracil
5,6-디히드로우라실		 Chemical structure of 5-methylcytosine
5-메틸시토신		 Chemical structure of 5-hydroxymethylcytosine
5-히드록시메틸시토신
뉴클레오시드 Chemical structure of dihydrouridine
디히드로우리딘
D		 Chemical structure of 5-methylcytidine
5-메틸시티딘
mc5

인공 핵염기

주요 기사:핵산 유사체

수많은 핵염기 유사체들이 존재한다.가장 일반적인 애플리케이션은 마이크로 어레이에서 cRNA 또는 cDNA를 표시하기 위해 사용되는 아미노알릴 뉴클레오티드와 같이 직접 또는 간접적으로 형광 탐침으로 사용됩니다.이소구아닌과 이소시토신 또는 형광성 2-아미노-6-(2-티에닐) 푸린과 피롤-2-카르발알데히드와 [10][11]같은 여러 그룹이 유전자 코드를 확장하기 위해 대체 "추가" 염기쌍을 연구하고 있습니다.

의학에서는 몇 가지 뉴클레오시드 유사체가 항암제 및 항바이러스제로 사용된다.바이러스성 중합효소는 이러한 화합물을 비표준 염기와 결합시킨다.이 화합물들은 뉴클레오티드로 전환됨으로써 세포에서 활성화된다; 그것들은 하전된 뉴클레오티드가 세포막을 [citation needed]쉽게 통과할 수 없기 때문에 뉴클레오시드로 투여된다.2014년 [12]5월 현재 최소 한 세트의 새로운 염기쌍이 발표되었습니다.

리보스를 포함한 핵산염기 전 축합

생명체가 어떻게 생겨났는지를 이해하기 위해서는 그럴듯한 사전 생물 조건 하에서 생명체의 핵심 구성 요소를 형성할 수 있는 화학적 경로에 대한 지식이 필요하다.RNA 세계 가설에 따르면 프리플로팅 리보뉴클레오티드가 원시 수프에 존재했다.이것들은 RNA를 형성하기 위해 직렬로 결합된 기본 분자였다. RNA만큼 복잡한 분자는 반응성이 물리 화학 작용에 의해 지배되는 작은 분자에서 생겨났을 것이다.RNA는 퓨린과 피리미딘 뉴클레오티드로 구성되는데, 이 두 가지 모두 신뢰할 수 있는 정보 전달에 필요하며, 따라서 다윈의 진화에 필요하다.Nam [13]등은 RNA 형성을 유도하는 핵심 단계인 수성 마이크로드롭에서 리보뉴클레오시드를 제공하기 위해 리보스와 핵염기의 직접 축합을 입증했다.Becker 등 연구진도 [14]유사한 결과를 얻었다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 뉴클레오사이드 – 뉴클레오베이스와 설탕 분자로 이루어진 여러 글리코실아민 중 하나
  • 뉴클레오티드 – 핵산의 구성 요소를 구성하는 생물학적 분자
  • 핵산 표기법 – 로마자 A, C, G 및 T를 사용하여 4개의 DNA 뉴클레오티드를 부르는 보편적인 표기법
  • 핵산 배열 – 핵산 내 뉴클레오티드의 연속

레퍼런스

  1. ^ Soukup, Garrett A. (2003). "Nucleic Acids: General Properties". eLS. American Cancer Society. doi:10.1038/npg.els.0001335. ISBN 9780470015902.
  2. ^ "Some viruses thwart bacterial defenses with a unique genetic alphabet". 5 May 2021.
  3. ^ Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. "Section 25.2, Purine Bases Can Be Synthesized de Novo or Recycled by Salvage Pathways". Biochemistry. 5th Edition. Retrieved 11 December 2019.
  4. ^ Callahan MP, Smith KE, Cleaves HJ, Ruzicka J, Stern JC, Glavin DP, House CH, Dworkin JP (August 2011). "Carbonaceous meteorites contain a wide range of extraterrestrial nucleobases". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. PNAS. 108 (34): 13995–8. Bibcode:2011PNAS..10813995C. doi:10.1073/pnas.1106493108. PMC 3161613. PMID 21836052.
  5. ^ Steigerwald, John (8 August 2011). "NASA Researchers: DNA Building Blocks Can Be Made in Space". NASA. Retrieved 10 August 2011.
  6. ^ ScienceDaily Staff (9 August 2011). "DNA Building Blocks Can Be Made in Space, NASA Evidence Suggests". ScienceDaily. Retrieved 9 August 2011.
  7. ^ Stavely, Brian E. "BIOL2060: Translation". www.mun.ca. Retrieved 17 August 2020.
  8. ^ "유전자 발현 조절에서 5' mRNA와 5' U snRNA 캡 구조의 역할" – 연구 – 2010년 12월 13일 회수.
  9. ^ Nguyen T, Brunson D, Crespi CL, Penman BW, Wishnok JS, Tannenbaum SR (April 1992). "DNA damage and mutation in human cells exposed to nitric oxide in vitro". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89 (7): 3030–4. Bibcode:1992PNAS...89.3030N. doi:10.1073/pnas.89.7.3030. PMC 48797. PMID 1557408.
  10. ^ Johnson SC, Sherrill CB, Marshall DJ, Moser MJ, Prudent JR (2004). "A third base pair for the polymerase chain reaction: inserting isoC and isoG". Nucleic Acids Research. 32 (6): 1937–41. doi:10.1093/nar/gkh522. PMC 390373. PMID 15051811.
  11. ^ Kimoto M, Mitsui T, Harada Y, Sato A, Yokoyama S, Hirao I (2007). "Fluorescent probing for RNA molecules by an unnatural base-pair system". Nucleic Acids Research. 35 (16): 5360–69. doi:10.1093/nar/gkm508. PMC 2018647. PMID 17693436.
  12. ^ Malyshev DA, Dhami K, Lavergne T, Chen T, Dai N, Foster JM, Corrêa IR, Romesberg FE (May 2014). "A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet". Nature. 509 (7500): 385–8. Bibcode:2014Natur.509..385M. doi:10.1038/nature13314. PMC 4058825. PMID 24805238.
  13. ^ Nam I, Nam HG, Zare RN.수성 마이크로액적 중 푸린과 피리미딘 리보뉴클레오시드의 비생물학적 합성.Proc Natl Acad Sci U S. 2018년 1월 2일;115 (1):36-40.doi:10.1073/pnas.1718559115.Epub 2017년 12월 18일.PMID 29255025, PMCID: PMC5776833
  14. ^ Becker S, Feldmann J, Wiedemann S, Okamura H, Schneider C, Iwan K, Crisp A, Rossa M, Amatov T, Carel T.피리미딘과 퓨린 RNA 리보뉴클레오티드의 생화학적으로 타당한 통합 전 합성.과학.2019년 10월 4일;366(6461):76-82.doi:10.1126/science.aax2747.PMID 31604305.

외부 링크