DNA 복제

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DNA 복제에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ 서 론

Ⅱ 본 론
1. DNA 복제
1) DNA 복제의 특징
2) DNA polymerase
3) DNA 복제 과정
2. 돌연변이와 DNA 사슬의 회복
1) 돌연변이
2) DNA 회복기구
3) G-U 염기쌍의 회복

Ⅲ 결 론

Ⅳ 참 고 자 료

본문내용

적으로 또는 활성 유리기(free radical)를 생성하여 DNA 사슬에 변화를 일으키거나 절단하여 돌연변이를 유발한다. 자외선은 주로 DNA 사슬에서 아래와 같이 2개의 인접한 thymine끼리 공유결합적으로 thymine dimer가 형성되게 하여 정상적인 DNA 복제를 방해함으로써 돌연변이를 일으킨다.
2) DNA 회복기구
모든 세포는 손상되지 않은 genome을 유지하고 자손에게 전달하는데 필요한 다양한 DNA 회복기구(repair mechanism)를 가지고 있다. 특히 자외선에 의해 손상된 DNA에 대한 연구는 자외선이 포함된 햇빛이 생체계에 주는 해로운 영향과 이러한 문제를 해결하기 위한 생화학적 회복기구의 중요성을 알게 했다.
희귀한 열성의 선천성 질환인 색소성 건피증(xeroderma pigmentosum)이 나타나는 사람이 있다. 이 병에 걸린 사람의 세포는 절제회복(excision repair)이라는 회복기구가 결여되어 DNA를 회복할 수 없기 때문에 피부세포가 계속 죽어서 생긴 착색된 조직이 얼굴에 특히 심하게 축적되고 결과적으로는 전이(metastasize)되는 악성 종양인 피부암에 걸리게 되며 이로 인하여 사망하게 된다.
그림 7 에 절제회복기구를 나타내었다. DNA 사슬에 자외선에 의해 thymine dimer가 형성되면 자외선 특이적 endonuclease(nicking enzyme)가 DNA 분자상의 구조적 변형을 인지하고 그 dimer로부터 몇 염기 떨어져 있는 DNA 가닥상의 phosphodiester 결합을 분해하여 틈을 만든다. 다음에 DNA polymerase Ⅰ은 DNA의 다른 가닥을 주형으로 하여 endonuclease에 의해 노출된 3'-OH 말단을 연장함으로써 회복과정을 시작한다. DNA polymerase Ⅰ의 5'→3' exonuclease 활성이 thymine dimer를 갖고 있는 DNA 단편을 제거한다. 제거된 단편 대신에 새로 합성된 단편은 DNA ligase에 의해 DNA 가닥에 공유결합으로 연결되어 그 부분을 손상받기 이전의 상태로 회복시킨다.
그림 7 DNA에서 thymine dimer를 제거하는 절제회복 기구
3) G-U 염기쌍의 회복
DNA에 있는 cytosine은 자연적인 탈아미노반응으로 uracil이 될 수 있으며 그렇게 되면 uracil은 adenine과 염기쌍을 이루어 원래의 G-C 염기쌍 대신에 A-U 염기쌍을 만들어 돌연변이를 일으킨다.
이 때 DNA에 원래 존재하지 않는 uracil은 DNA 회복기구에 의해 인식되어 cytosine의 탈아미노반응에 의한 변이는 원상으로 회복될 수 있으며 그 과정은 그림 8과 같다.
그림 8 G-U 염기쌍 회복기구
이 과정의 첫 번째 반응은 cytosine의 탈아미노반응으로 생성된 uracil과 deoxyribose 사이의 결합을 uracil-DNA glycosidase가 가수분해하는 것이다. 이 때 DNA 골격은 정상이나 AP 부위(apurinic 또는 apyrimidinic site)라는 한 염기 즉 uracil이 없어진 부위가 생긴다. 다음에 AP endonuclease가 이 부위를 인식하여 염기가 없어진 부위에 근접하여 있는 골격을 절단(nick)한다. 그리고 DNA polymerase Ⅰ이 염기를 갖고 있지 않은 나머지의 deoxyribose phosphate를 절단한 후 상보적인 가닥의 guanine과 쌍을 이룰 cytosine을 첨가하고 최종적으로 DNA ligase가 틈을 결합시키면 DNA는 원상으로 회복된다.
이렇게 DNA 회복기구가 thymine은 DNA의 정상염기로 인식하고 methyl기가 없는 uracil은 비정상 염기로 인식하기 때문에 cytosine의 자연적인 탈아미노반응에 의해 생성된 G-C → A-U 돌연변이를 예방할 수 있다.
DNA가 uracil 대신에 thymine을 정상염기로 가지는 이유는 이를 통해서 보다 정확하게 유전정보를 전달하기 위한 것이라고 생각된다.
Ⅲ. 결 론
생명 현상을 나타내는 유전정보는 염색체 DNA에 담겨 있으며 염색체 DNA 복제는 생명체의 필수적 대사작용이다. 원핵세포와 진핵세포의 염색체 DNA 복제 과정은 매우 유사하다. 복제원점에 복제개시 단백질 및 여러 단백질들이 작용하여 복제원점의 일부 DNA가닥이 풀어진 후 DNA helicase가 이중나선을 풀어 생기는 단일가닥 DNA에 DNA primase가 프라이머를 합성한다. 이어서 DNA polymerase가 데옥시뉴클레오티드를 첨가중합하며 염색체 DNA를 복제한다. 염색체 DNA복제는 세포주기 및 세포성장과 밀접히 연관되어 있어 염색체복제는 세포주기(cell cycle)상의 일정한 시각에 단 한번 시작되고, 복제가 완료된 후 동일한 형질을 갖는 두 개의 세포로 분열한다. 염색체복제가 세포주기 상에서 일정한 시각에 단 한번 시작되며 세포성장 정도가 복제시작 빈도에 좌우되는 점은 염색체 복제 시작이 엄격히 조절됨을 의미한다. 그러나 복제조절에 관여하는 요소들과 작용 기작에 관하여는 별로 밝혀져 있지 않다.
생명체 중에서 대장균의 염색체 복제가 가장 많이 연구되어 있으며 복제 시작에 관여하는 인자들과 복제 시작과정이 밝혀져 있다. 본 실험에서는 대장균의 복제 시작과정을 모델로 하여 이 과정의 분자 기작과 조절을 연구하고 있다. 이를 위하여 조절에 관여하는 새로운 인자들을 단백질·단백질, 단백질·DNA 상호작용 및 유전학적 방법 등으로 탐색, 동정하고 in vitro와 in vivo에서의 기능 및 분자 기작을 생화학 및 분자 생물학적 방법을 사용한다. 복제시작 관여 및 복제시작 조절 단백질들은 세포주기상의 특정한 시각에 염색체 DNA 복제가 시작되게 하므로 활성과 더불어 유전자 발현이 세포주기에 따라 조절되어야 한다. 그러므로 복제 관련 유전자들의 발현을 조절하는 인자를 탐색, 동정하며 염색체 복제 조절을 위한 분자 기작을 연구해야한다.
Ⅳ. 참고자료
1. http://nengjung.kit.ac.kr/~ckisu/bc_13/bc13-1.html
2. http://imbg.snu.ac.kr/DNA_Biochem/DNA_biochem_k.htm

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DNA 복제,   DNA 복제과정,   DNA,   DNA 염기