DNA의 합성과 복제

소개글

DNA의 합성과 복제에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

될 때 복제분지점이 한 방향으로의 이동에는 문제점이 있는데 그 이유는 2중 나선형이 서로 반대방향으로 이루어졌기 때문이다. 또한 DNA중합효소는 DNA합성시 5‘에서 3’방향으로 합성해 나가는데 촉매작용을 하고 있다는 점이다.
DNA가 주형으로 작용하기 위해서는 2중나선형은 외가닥으로 풀어져야 하며 이 두 가닥의 DNA 중 한 가닥의 DNA 주형은 연속적이니 DNA 합성이 불가능하게 된다. 그러면 세포들은 이 문제점을 어떻게 해결해 나가면서 DNA를 합성하느냐를 알아내기 위해 오카자키와 그의 연구팀들은 다음과 같은 실험을 하였다. 그들은 동위원소로 표지된 DNA 전구체들을 E.coli 배양액에다 매우 짧은 간격으로 첨가하였다(0.5% 세대기간). 그리고 침강분석법으로 동위원소로 표지된 새 DNA크기를 조사하였다. 그들은 이러한 실험결과에서 배양액에 첨가한 전체양과 새로 합성된 DNA양을 비교하였다. 이 낮은 분자량을 갖는 DNA 단편들은 DNA합성시 불연속적으로 합성된 결과라고 생각하고 그들은 이 단편들을 오카자키 단편이라고 하였다. 원핵에서 이 단편들의 크기는 1000에서 2000정도의 뉴클레오티드들로 이루어져 있다. DNA 선상 3‘에서 5’ 방향으로 된 가닥이 주형일 경우 새로 합성된 DNA는 연속적으로 합성되나 5‘에서 3’방향으로 된 가닥이 주형일 경우 위에서 설명한 불연속적인 합성방법으로 오카자키 단편들이 만들어진다.
[2] DNA 복제기작에 관여하는 효소들
E.coli에서는 3종류의 DNA 중합효소가 발견되었다. 이 3종류의 DNA중합효소들은 DNA 주형이 존재하면 이에 상보하는 dNTP들의 결합을 촉매한다. 그러나 이들 효소의 DNA를 합성하거나 또는 분해하는데 있어서 촉매역할에는 차이가 있다. 이 3 효소들은 DNA합성을 5‘→3’방향으로 진행시키며 합성률도 차이가 있다. 즉 중합효소(Pol) III이 활성도가 가장 크고, Pol II가 가장 낮은 활성도를 갖고 있다. 뿐만 아니라 이 세 종류의 효소들은 핵산말단가수분해효소(exonuclease)기능도 갖고 있다. 핵산말단가수분해효소는 DNA분자들을 차례로 말단부터 절단하여 핵산을 차례로 제거하는 효소이고, 핵산중간분해효소(endonuclease)는 DNA분자들의 가운데를 절단하여 DNA단편을 만들어내는 효소이다. 각각의 DNA중합효소들은 3‘→5’ 핵산말단분해효소 기능을 갖고 있으며, 이 기능으로 새로 합성된 폴리뉴클레오티드를 분해할 수도 있다. 만약 염기쌍이 정확하지 않으면 효소들은 이곳을 인지하여 차례로 제거하며 제거된 부위들은 주형과 일치되도록 합성한다. 이러한 현상을 교정판독(proof reading)이라고 한다. 이 효소들의 역할이란 DNA합성이 정확히 진행되도록 촉매하는 일이다.
동물세포에서도 마찬가지로 3종류의 DNA중합효소들이 존재한다. 이 3종류의 DNA중합효소들을 α,β,γ라고 칭한다.
DNA중합효소 α는 여러 개의 소단위들로 구성되어 있고 세포 내에 존재하고 있는 이 효소의 양은 세포의 상태에 따라 다르다. 세포가 휴지기 상태면 매우 낮은 농도로 존재하고 세포가 분열하기 전 DNA복제시기 상태에 있으면 매우 높은 농도로 존재한다. 그러나 DNA중합효소 β는 세포의 상태와는 관계없이 일정량이 존재하는 것으로 보아 α효소는 주로 DNA복제기작에 관여하고 있고, β효소는 수복기작(repair mechanism)에 관여하는 것으로 여겨지고 있다. 한편 γ효소는 미토콘드리아에서도 발견되기 때문에 작은 유전자단위를 갖고 있는 미토콘드리아 유전자 복제에 관여하는 것으로 생각된다.
[3] RNA시발체로부터 DNA 합성개시
모든 DNA중합효소는 이미 형성된 DNA 말단 3‘-OH가 제공되었을

키워드

DNA분자,   원핵세포,   DNA중합효소