DNA 복제 과정(DNA replication process)

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안녕하세요. 텔로머라제의 모든 것을 알려드리는 텔로머라제 홍보대사입니다.

 

 

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텔로미어란?

염색체 끝 부분에 붙어있는 반복 염기서열로,

염색체의 손상을 막아주는 역할을 함

 

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텔로머라제란?

텔로미어가 손상되면 복구, 생성해주는 효소

노화를 방지하는 효소

 

 

이번 시간에는 DNA 복제에 대해 설명드리겠습니다. 텔로머라제(Telomerase) 작용 원리를 이해하기 위해서는 DNA복제에 대한 배경지식이 필요할 것 같아 포스트 했습니다. 

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유튜브의 Amoeba sisters 채널에 DNA 복제과정을 쉽게 설명한 영상이 있어 이를 참고해 정리했습니다. 글 마지막에 링크를 걸어두었으니 더 관심있으시면 시간 내셔서 한번 보시는 것을 추천드립니다.

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●  DNA복제에 관여하는 효소

 

 

Helicase - DNA를 연결하는 수소결합을 끊음으로서, 2중가닥의 DNA를 단일가닥으로 끊어주는 역할을 합니다.

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DNA polymerase - 끊어진 DNA가닥에 새로운 DNA분자를 복제해 새로운 DNA가닥을 만들어 주는 역할을 합니다.

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Primase - DNA polymerase는 프라이머(primer)라는 것이 없으면 어디서부터 복제를 시작할 지 모릅니다. Primase는 DNA 중합효소가 작업을 시작할 때, 어디서 시작할 지 알려주는 primer를 만드는 역할을 합니다. 여기서 신기한 점은, primer는 DNA가 아닌 RNA라는 점입니다. 

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Ligase - DNA조각이 붙고 연결하도록 도와주는 역할을 합니다. Ligase의 역할은 뒤에서 더 자세히 설명하도록 하겠습니다.

 

 

● DNA 복제 과정

Helicase가 DNA를 끊고, SSB 단백질이 붙은 상태

 

1. 복제기점에서 Helicase가 2중나선의 DNA를 끊어줍니다. 끊어진 DNA 나선이 다시 붙는것을 방지하기 위해, SSB 단백질(Single-stranded binding protein)이 DNA가닥에 붙습니다. 그리고 Topoisomerase(국소이성화효소)라는 효소가 DNA의 초꼬임현상이 일어나지 않도록 막아줍니다.

 

 

 

 

2. 단일가닥으로 끊어진 DNA 가닥에 Primase가 와서 RNA primer를 만들어줍니다. 이를 인식한 DNA polymerase가 DNA복제를 시작하는데, DNA복제 진행 방향은 5' -> 3' 방향으로 이뤄집니다. 

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3. 위 그림에서, Leading strand(선도가닥)은 5' ->3'으로 복제되는데 문제가 없지만, Lagging strand(지연가닥)은 DNA가 끊어지는 방향과 반대방향으로 복제가 되서 문제가 생깁니다. 즉, DNA가 한번에 복제가 되지 않고 끊기면서 복제가 되는데, 이를 Okazaki fragment(오카자키 절편) 이라고 합니다.

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Ligase가 끊어진 Okazaki fragment들을 연결하는 모습​

 

4. Primer는 RNA로 이루어졌기 때문에, DNA로 대체해야 합니다. RNA Primer는 DNA복제 이후 제거되기 때문에 오카자키 절편들이 떨어져 있는데, 이를 연결하는 것이 Ligase입니다. 

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5. 총 4단계를 거쳐 DNA복제가 이뤄집니다. DNA polymerase는 DNA 복제 중 실수를 바로잡는 교정기능까지 있어, 잘못된 단백질을 합성하거나, 단백질을 합성하지 않는 실수를 거의 하지 않습니다. 

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6. 앞에 설명했듯이, Leading strand(선도가닥)에서는 5' ->3' 방향으로 DNA가 복제되는데 아무 문제가 없지만, Lagging strand(지연가닥)에서는 primer들이 붙었다가 떨어지는 과정을 거칩니다. 이 때문에, 마지막에 복제되는 DNA에서는 붙어있던 RNA Primer가 떨어져나가, 붙어있던 RNA Primer 길이만큼 DNA길이가 짧아집니다. 그래서 DNA는 복제 할 때마다 길이가 짧아집니다. 

 

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여기가 핵심인데요. DNA길이가 짧아질 때, 중요한 DNA 서열 대신 말단에서 대신 깍여나가는 염기서열이 텔로미어이고, 이 텔로미어를 만들어주는 효소가 텔로머라제 입니다. 

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이렇게 DNA 복제과정을 알아 보았는데요. 마지막 핵심 내용까지 이해하셨으면 텔로머라제 작용 원리를 이해하는데 어려움이 없을 것 같습니다. 아래에 텔로머라제 작용기전에 대해 포스팅 한 내용있으니 관심 있으시면 한번 읽어보시길 바랍니다.

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글 마지막 부분에 전체 영상 보실 수 있게 링크 걸어두었으니 더 관심있으시면 한번 보시는 것을 추천드립니다.

 

 

※동영상 출처

채널명: Amoeba Sisters

동영상제목: 아메다 자매 한국어 버전

 

 

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