[생물 임용 노트]DNA 복제 - 2) 복제 기구 : helicase, SSB, primase, sliding clamp, topoisomerase, DNA ligase, replisome

Helicase

Dna B protein 이라고도 한다. ATPase 활성에 의해 생기는 에너지를 사용하여 이중나선을 풀면서 DNA를 따라 이동한다. primase와 복합체를 형성하여 지연가닥에 결합되어 이동한다.

SSB, SSBP

단일 가닥 결합 단백질이다. helicase로 풀린 단일가닥 DNA에 결합하여 2차 구조 형성과 이중가닥의 재형성을 막고, DNase에 의한 DNA 가수분해를 막는 역할을 한다.

Primase

Dna G protein 이라고도 한다. 주형 가닥에 상보적인 RNA primer를 형성한다.

Sliding clamp

활주 클램프라고 불린다. DNA 중합 효소를 DNA 주형에 단단히 부착시켜 준다. 또한 오카자키 절편 완성 시 DNA 중합효소를 DNA에서 방출시킨다.

Topoisomerase

gyrase라고도 불린다. 원형 DNA의 경우 자연상태에서 음성 초나선 형태이지만,  DNA 복제가 5%만 진행돼도 전부 소모되어 위상학적 문제가 발생한다. 이를 topoisomerase가 해결한다.

• topoisomeraseⅠ : 일반적으로 복제 전에 작용한다. 단일 가닥의 DNA를 자르고 회전시킨 후 다시 연결한다. (L_k ± 1)
• topoisomeraseⅡ : 엄밀히 말하는 gyrase의 활성을 의미한다. 일반적으로 복제 후에 작용한다. 두 가닥의 DNA를 자르고 절단점을 가로질러 다시 연결한다. (L_k ± 2)

초나선 풀림 실험

초나선의 원형 DNA가 이완된 DNA 보다 더 밀집되어 빠르게 이동한다.

적당한 시간 topoisomerase 처리 시 DNA 밴드가 여러 개 관찰되는데, 이는 초나선이 풀릴수록 느려지기 때문이다.

 

만일,

topoisomeraseⅠ 처리시 - 10개의 밴드가 나온 경우 10회의 꼬임이 있다는 것을 알 수 있음

topoisomeraseⅡ 처리시 - 10개의 밴드가 나온 경우 20회의 꼬임이 있다는 것을 알 수 있음

초나선 풀림 실험 결과 예시

DNA ligase

ATP, NAD⁺를 이용하여 오카자키 절편을 연결한다. 새로 합성된 DNA의 5'-end와 인접한 DNA 조각의 3'-OH를 연결한다.

Replisome

DNA 복제 효소 복합체이다. 두 개의 촉매 중심이 있어서 각각은 선도가닥과 지연가닥을 복제하며, helicase와 primase 복합체인 primosome은 DNA 가닥을 풀고 지연 가닥의 RNA primer를 합성한다.