청소년을 위한 교양 생명과학: 전사

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 07월 05일 출간

작품소개

책소개

생명체의 유전정보가 DNA에서 RNA로 전달되는 전사 과정은 모든 생명 현상의 핵심이다. 이 책은 프랜시스 크릭이 발견한 중심 원리부터 시작하여 DNA 이중나선 구조에서 어떻게 유전정보가 읽혀지는지, 그리고 메신저 RNA, 리보솜 RNA, 전달 RNA가 각각 어떤 역할을 담당하는지 체계적으로 설명한다. 왓슨과 크릭의 DNA 구조 발견부터 로저 콘버그의 RNA 폴리머라제 구조 연구까지, 전사 연구의 역사적 발전 과정을 통해 현대 생명과학의 토대가 어떻게 마련되었는지 보여준다. 복잡해 보이는 생명 현상이 실제로는 정교한 분자 기계들의 협력으로 이루어진다는 사실을 발견하게 될 것이다.

전사 과정은 RNA 폴리머라제가 프로모터 서열을 인식하여 시작되고, 전사 연장을 거쳐 특정 신호에서 종료되는 단계적 과정이다. 원핵생물에서는 락 오페론과 트립토판 오페론 같은 단순한 조절 시스템으로 효율적인 유전자 발현 조절이 이루어지지만, 진핵생물에서는 전사 인자, 인핸서, 사일런서가 복합적으로 작용하는 정교한 네트워크가 형성된다. 크로마틴 구조와 히스톤 변형을 통한 후성유전학적 조절은 같은 DNA 서열에서도 세포 종류와 환경에 따라 다른 유전자 발현 패턴이 나타나는 이유를 설명한다. 바바라 맥클린톡의 점핑 유전자 연구에서 콘래드 워딩턴의 후성유전학 개념까지, 유전자 조절의 복잡성이 점차 밝혀지는 과정을 따라가며 생명체의 정교함을 이해하게 된다.

1차 전사체가 성숙한 mRNA로 가공되는 과정에서 스플라이싱, 캡핑, 폴리아데닐화가 일어나며, 대안적 스플라이싱을 통해 하나의 유전자에서 여러 단백질이 만들어진다. 톰 체크와 시드니 알트만이 발견한 리보자임은 RNA가 단순한 정보 전달자가 아니라 촉매 기능도 가진다는 사실을 보여주었다. 빅터 암브로스와 게리 럽쿤의 마이크로RNA 연구는 논코딩 RNA가 유전자 발현 조절에서 중요한 역할을 한다는 새로운 패러다임을 제시했다. 전사 조절 이상은 암, 신경퇴행성 질환, 대사질환 등 다양한 질병의 원인이 되며, p53 유전자 같은 종양억제 유전자의 전사 조절 네트워크 연구는 새로운 치료 전략 개발로 이어지고 있다. RNA 서열 분석과 단일세포 전사체 분석 같은 최신 연구 방법론을 통해 전사 조절의 미세한 메커니즘까지 관찰할 수 있게 되었다.

전사 조절 메커니즘의 진화적 기원부터 종간 비교 연구까지, 이 분야는 기초 연구에서 응용 연구로 확장되고 있다. 합성생물학에서는 인공 전사 조절 시스템을 설계하여 원하는 단백질을 효율적으로 생산하는 기술이 개발되고 있으며, 유전자 치료와 줄기세포 분화 조절 기술은 난치병 치료의 새로운 가능성을 제시한다. 농업 분야에서는 작물의 유전자 발현을 조절하여 수확량과 영양성분을 개선하는 연구가 진행되고 있다. 개인 맞춤형 의학 시대에는 개인별 전사체 분석을 통해 질병 위험도를 예측하고 최적의 치료법을 선택할 수 있게 될 것이다. 전사 조절 연구는 생명 현상의 근본 원리를 이해하는 것에서 출발하여 인류의 건강과 복지 향상에 직접적으로 기여하는 실용적 기술로 발전하고 있다.

목차

1. 전사의 기본 개념
2. DNA 구조와 염기서열
3. RNA의 종류와 특성
4. RNA 폴리머라제 구조
5. 프로모터와 전사 개시
6. 전사 연장 과정
7. 전사 종료 메커니즘
8. 원핵생물 전사 조절
9. 진핵생물 전사 조절
10. 전사 인자의 역할
11. 인핸서와 사일런서
12. 크로마틴 구조와 전사
13. 후성유전학과 전사
14. mRNA 가공과 스플라이싱
15. 5' 캡핑과 폴리아데닐화
16. 대안적 스플라이싱
17. 논코딩 RNA와 조절
18. 마이크로RNA의 기능
19. 긴 논코딩 RNA
20. 전사 오류와 교정
21. 전사 관련 질병
22. 암과 전사 조절 이상
23. 전사 연구 방법론
24. 유전자 발현 분석 기술
25. 전사체학의 이해
26. 전사 조절의 진화
27. 전사 조절의 응용과 미래

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.