[왓슨 분자생물학] 9장 DNA 복제-6

9.11 복제종결

- 원형 염색체 : 완벽히 복제 가능. 위상학적으로 서로 엮여있어 잘 떼내야 함.

- 선형 염색체 : 맨 끝 말단 부위는 복제분기점 기구에 의해서는 복제완결 될 수 있다.

 

1. 제 II 형 위상이성질체 효소 역할

- 딸 DNA 분자 분리, 복제산물의 연쇄 분리 촉매. 이중가닥 DNA를 절단할 수 있다.

- I형 위상이성화효소는 단일가닥이 존재할 때만 절단 가능

- 선형 염색체서도 필요 (진핵). 위상학적 연결은 없지만 크기가 커서 DNA가 히스톤에 접혀 부착 (분리시켜 준다)

 

2. 선형 염색체 말단의 특징

- 지체가닥 합성이 불가능하다. 선도가닥에는 문제없다.

- 단백질 사용방법 : RNA 프라이머 대신 OH 있는 아미노산 사용 (티로신). 지체가닥 주형에 결합 (3‘OH 대체). 세균 바이러스, 동물 바이러스 선형염색체 말단에서 발견

- 말단소체 방법 : TG-rich. 5'-TTAGGG-3'

3'말단보다 5‘말단이 더 튀어나와 있다. 이 구조가 말단복제를 위한 복제개시점으로 작용. 이 복제개시점은 Telomerase를 끌어들인다.

 

3. 말단소체 중합효소 (Telomerase)

- 외부의 주형이 필요 없는 새로운 DNA 중합효소이다.

- 단백질과 RNA를 모두 가진다. 이 RNA를 주형으로 역전사하여 말단회복시킨다.

- 기능의 핵심은 효소 RNA (TER)이라는 효소 RNA에 존재한다. 역전사효소를 가진다 (TERT).

- 말단소체 ssRNA 3' 말단에 자신의 RNA를 결합하여 프라이머-주형 결합체를 만든다.

- TERT는 TER 주형의 끝 부분에서 5‘→3’ 방향으로 역전사 활성

말단소체중합효소(Telomerase) 에 의한 말단소체 복제 과정

 

- DNA pol 과의 차이점 : ① 말단소체 중합효소는 RNA 구성요소를 포함한다. ② ssDNA를 이용한다 ③RNA-DNA결합을 분리하는 Helicase 기능을 가진다. ④ 외부주형이 필요 없다.

- DNA pol 과의 차이점 : ① 주형이 필요하다. ② 3‘말단만 신장시킨다. ③ 같은 뉴클레오티드 전구체 (dNTP)를 사용한다. ④ 진행성을 가진다.

 

4. 말단소체 중합효소 문제해결 방법

① telomerase 가 3‘말단소체를 신장 → ② 오카자키를 주형으로 중합 → ③ 여전히 3’ 말단단일가닥 부분을 가짐

- 5‘ 의 신장을 지연가닥 DNA 복제기구에 의해 발생

- 여전히 3‘ 말단 단일가닥이 돌출되지만 말단소체 방어기능을 가진다.

- 말단소체 DNA는 반복서열로 이루어짐. 단백질 비암호화 서열이므로 돌연변이가 일어나지 않음.

 

5. 말단소체 결합단백질 역할, 조절

(텔로미어 결합단백질 (=쉘터린)_T-loop 형성 → TRF1, TRF2, TIN2, POT1, TPP1, RAP1)

- 말단소체 길이 조절, Telomerase 활성

- 말단소체 반복서열이 길어지면 말단소체 결합단백질이 축적되어 telomerase 저해 (음성되먹임저해)

- 단일가닥을 인식하는 단백질(POT1) 은 Telomerase 활성도 조절

- 효모의 Cdc13 단백질은 양성자 활성자 (telomerase를 말단소체에 집합시킴)

- 진핵 POT1은 ssDNA 말단에 결합 → telomerase 가 결합 못하게 방해, 염색체 말단 보호)

- 말단이 있다는 것은 절단이 발생했다는 것인가? → DNA 수선

① 오해해서 수선하지 않도록 말단소체 결합단백질이 표지하여 수선되지 않게 함

② 말단 DNA 구조를 고리 화하여 (t-고리 형성) 수선되지 않게 함

- t-고리 : 말단소체 3‘ ssDNA 말단이 말단소체의 이중가닥 부위로 침투하여 형성됨.

DNA 말단으로 인식되지 않게 한다. 길이조절도 가능해진다.

말단소체가 짧음 → t-고리 형성 어려움 → telomerase 가 말단으로 더 많이 접근

 

 

 

참고문헌 :  Watson. (2014). 왓슨 분자생물학(7판). (주)바이오사이언스출판