[왓슨 분자생물학] 10장 돌연변이 발생과 DNA 수선 -1

 

 

10.0 돌연변이 발생과 DNA 수선

- DNA 복제 효소는 교정기작을 통해 잘못된 nt가 편입되는 것을 제어하지만 실수 발생가능

- 화학적 안정성에 한계가 있는 것이 DNA 특징

- 돌연변이 원인 : ① transposon, ② DNA 손상, ③ 복제실수

- 돌연변이 극복 : ① 유전체 탐지, ② 손상 수선

- 잘못짝지음(mismatch) 수선체계 (MMR system) : DNA의 다양한 손상에 대항 할 수 있도록 주형가닥에 메틸기를 붙여 수선부위를 구분

 

* DNA repair 기작

- BER : Base excision repair (염기절제 수선)

- NER : nucleotide excision repair (뉴클레오티드 절제 수선)

- MMR : Mismatch repair (잘못짝지움 수선)

- HR : Homologous recombination (상동재조합. 상동염색체를 수선에 이용)

- NHEJ : non- homologous end joining (비상동재조합. 염색체를 사용하지 않고 수선)

 

10.1 복제실수와 그 수선

1. 돌연변이 성질

- 점돌연변이 : 전이(퓨린-퓨린 or 피리미딘-피리미딘), 교차(퓨린-피리미딘)

- 전위인자 삽입 · 비정상적 재조합 → 광범위한 삽입 및 결실 발생

- 과열점 (hat spot) : 돌연변이가 잘 발생하는 곳

- 미소부수체 : 돌연변이가 잘 일어나는 서열. CACACA 반복 → 복제 어려움 (미끄러짐 현상)

 

2. 교정의 회피

- 3‘→5’ endonuclease 로 인해 교정 : 높은 정확성 (그때그때 교정). 잘못 수선하면 잘못짝지음 수선 필요

 

3. 교정실수는 잘못짝지움 수선(MMR)에서 제거

- 최종 수선기작

- 잘못짝지움은 일시적. 빨리 찾아내어 수선해야함 (새로합성된 가닥만 골라 수선)

- E. coli 잘못짝지움 수선 단백질 : MutS 2량체 (DNA 골격 왜곡되는 것으로 잘못짝지움 인지)

- MutS : 잘못짝지움 DNA 부위 감싸서 DNA 꼬임을 유도 → 구조적 변화 (한 가닥만 절단) → MutL 과 복합체 형성 (MutS-MutL) → MutH (endunuclease) 활성

- 주형가닥을 일시적 반메틸화 (절반만) 로 표지하여 복제가닥만 제거

- GATC 서열 중 'A'에 Dam 메틸화효소로 메틸화. 복제가닥 메틸화까지 시간차가 생긴다.

- MutH : 반메틸화된 부위에 결합하여 MutL-MutS 복합체와 함께 endonuclease 활성 (절단)

- 진핵세포도 잘못짝지움 수선체계를 가져 MutS와 MutL의 상동단백질을 사용. (MutH는 없어서 반메틸화방법을 사용 못함)

- 오카자키 형성되어 간극 생성 → 이 간극에 다시 DNA pol III 이 붙어 교정

- MutS와 PCNA(활주클램프)와 상호작용

- 절단부위가 잘못짝지움의 3‘쪽이면 endonuclease 는 DNA를 3’→5‘로 분해

 

10.2 DNA 손상

1. DNA 가수분해와 탈아미노화

- 방사선이나 화학물질 등 환경요인에 의해 발생

- 가수분해에 의한 손상 : 시토신의 탈아미노화에 의한 우라실로의 변화 C → U

- U는 A와 결합 → 비정상적 DNA 변화 유발. DNA가 티민을 가지는 이유

- 아데닌A, 구아닌G도 자연적 탈아미노화를 일으킬 수 있다

- DNA는 N-글리코실결합의 자연적 가수분해로 탈퓨린화 → DNA에 염기 없는 것이 생긴다

- 척추동물은 DNA에 메틸전이효소 작용으로 5-메틸시토신을 가진다 → 전사침묵

- 5-메틸시토신에 탈아미노화 되면 티민이 된다 → 교정될 수 없다 (알아보지 못해서)

- 5-메틸시토신은 Hotspot이 된다.

 

2. DNA 알킬화· · 산화 · 방사선에 취약

- 알킬화 : 메틸에틸기가 염기와 DNA 골격인산의 반응성 부위에 전이된다.

구아닌의 6번 수소가 가장 산화괴기 쉬움 → 메틸구아닌-티민과 결합

- 활성산소(자유라디칼) 공격을 받으면 구아닌 산화 → 옥소구아닌-아데닌 결합

- 자외선(269nm) 받으면 피리미딘 간에 결합 : 티민2량체 (사이클로부탄고리 형성. 염기쌍 형성분자)

 

3. 염기 유사물질 · 염기간 삽입물질

- 염기유사물질 : 5-브로모우라실은 구아닌과 결합 (에놀형 토토머. 티민 유사물질)

- 염기간 삽입물질 : 에티듐, 프로플라민, 아크리딘 오렌지. 결실 첨가 발생.

 

 

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