[생물 임용 노트]DNA 복제 - 4) DNA 복제 과정

개시

복제 기점(replication origin)

E.coli에서는 복제 기점을 ori.c라 부르고 잘 보존된 245bp로 구성되어 있다.

 

주요 서열은 다음과 같다.

• GATCTNTTNTTTT(13mer) * 3회 반복
• TTATCCACA(9mer) * 4회 반복

 

과정

1. topoisomerase 작용으로 위상문제 해결

2. 9mer 반복 부위에 20여 개의 Dna A 단백질이 하나의 복합체를 이루어 결합

3. Dna  A 단백질이 AT 염기쌍이 풍부한 13mer 반복 부위를 인식하여 변성 시킴(ATP와 HV 단백질이 필요)

4. Dna B와 Dna C를 recruit

5. Dna C는 Dna B를 ori.c로 인도하고, Dna B는 Dna G를 recruit

6. Dna G와 primosome 형성을 촉진

7. DNA를 양방향으로 풀어서 replication fork를 형성

8. SSB가 단일 가닥에 결합하여 replication bubble을 유지

9. DNA polⅡ가 결합하여 initiation complex를 형성

10. primase에 의해 RNA primer를 합성하고, 여기서 제공되는 3'-OH에 의해 DNA 복제를 시작

신장

replisome에 의해 복제가 진행되며, 4종의 전구체 분자(dATP, dGTP, dCTP, dTTP)를 이용하여 DNA를 합성한다.

 

polyNT_n - 3'-OH + dNTP → polyNT_n+1 - 3'-OH

 

지연가닥 조립에서 primer RNA가 제거되고 DNA로 대체 후 연결된다.

→ DNA polymeraseⅠ의 exonuclease가 RNA를 제거하고, DNA로 대체한다. Nick에 도달 시 중단되며, DNA ligase에 의해 Nick이 연결된다.

종결

복제 종결 부위(Ter)

대장균의 두 복제기점이 만나는 20개 염기쌍 서열의 여러 사본을 함유한 서열이다.

→ Tus(말단 활용 물질)의 결합 자리로 작용한다. Tus-Ter 복합체 형성 후 한 방향에서 오는 복제 분기점을 정지시킨다. 한 번의 복제 주기에 오직 한 개만 작용한다.

Tus-Ter 복합체는 DNA 손상이나 장애물에 의해 한 쪽의 복제가 늦어지거나 중단될 때, DNA 복제의 과잉 진행을 막는다.

재복제 억제 기작

복제 개시의 시기는 DNA 메틸화나 세포막의 상호작용에 영향을 받는다.

Dam 메틸화 효소 : ori.c DNA에 존재하는 회문구조 염기 서열 5'-GATC-3' 내의 아데닌의 N⁶ 위치를 메틸화한다.

 

새로 복제된 직후의 DNA는 반메틸화(hemi methylation) 상태이다. 이는 어버이 가닥만 메틸화된 상태를 의미한다.

이러한 반메틸화 상태의 ori.c는 원형질막과의 상호작용으로 한 동안 격리된다. 이후 ori.c는 원형질막에 의해 방출되어 재복제가 억제된다.

이후, DNA는 메틸화되어야 복제가 가능하다. 이러한 반메틸화 상태는 주형가닥과 새로 합성된 가닥이 구별되도록 하여 불일치 수복기작이 일어나게 한다.