[생물 임용 노트]DNA 복제 - 2) 복제 기구 : DNA 중합효소(DNA polymerase)

활성과 기능

5' → 3' 중합 활성

미리 존재하는 핵산 가닥의 3'-OH 말단에 dNTP 단량체를 중합시킨다. 하지만 두 dNTP 단량체 간 중합 활성은 없다.

• RNA primer가 필요 - primase(DNA G protein)이 합성해줌
• 이중가닥이 풀려야 함 - helicase와 topoisomerase가 해결
• 5' → 3' 방향만 활성을 가짐 - 선도가닥(leading strand)과 지연 가닥(lagging strand)이 생김
• 외가닥 DNA 상태를 유지해야 함 - SSB가 해결

 

3' → 5' exonucelease 활성

올바르지 않은 염기의 삽입에 의해 생기는 비틀림은 proofreading 기작에 의해 올바르게 교정된다.

→ exonuclease 작용 + 중합 작용

이 과정에서 10⁷개당 1개까지 오류 수준을 낮춰줌

 

5' → 3' exonucelease 활성

nick에 작용하여 지연 가닥의 RNA primer를 제거한다. 이후 중합효소에 의해 DNA로 대체된다.

 

종류

세균(대장균)

	polⅠ	polⅡ	polⅢ
3' → 5' exonucelease 활성	O	O	O
5' → 3' exonucelease 활성	O	x	x
5' → 3' polymerase 활성	O	O	O
중합 속도	16~20nt/s	40nt/s	250~1000nt/s
진행성	3~200	1500	≥ 500000
기능	지연가닥 복제	DNA 수선	선도가닥 복제

진핵세포

• DNA pol α : 중합효소 기능과 primase 기능을 동시에 갖는다. 중합의 진행성이 낮고 3' → 5' exonucelease 활성이 없다. 중합 과정에서 DNA pol α는 중간에  DNA pol δ이나 DNA pol ε로 교체된다.
• DNA pol β : DNA 수선에 이용된다. 
• DNA pol γ : 미토콘드리아에서 활성을 갖는다.  3' → 5' exonucelease 활성을 갖는다.
• DNA pol δ : 선도가닥 복제에 이용된다.  3' → 5' exonucelease 활성을 갖는다.
• DNA pol ε : 지연 가닥 복제이 이용된다.  3' → 5' exonucelease 활성을 갖는다.  5' → 3' exonucelease 활성도 있어 RNA primer를 DNA로 교체한다.