[생물 임용 노트]DNA 복제 - 5) 진핵세포 DNA 복제 특징

동시 복제

진핵 세포는 DNA 길이가 세균에 비해 매우 길고 복제 복합체의 진행 속도도 느리다. 따라서 진핵 세포는 많은 복제 기점을 갖고 있고, 진핵 세포 DNA 복제 시 여러 영역에서 동시에 진행된다.

 

replicon(복제단위) : 하나의 복제 기점과 두 개의 종결 서열 사이에 복제 되는 DNA 단편을 의미한다.

복제 단위

진핵생물의 복제 원점

ARS(자율 복제 서열)

진핵 세포의 복제 기점이다. 6개의 단백지리 ORC를 이루어 ARS에 결합하며(항상 결합 상태), 세포주기 조절에 관여하는 많은 단백질들과 상호작용하여 DNA 복제를 조절한다.

ARS 위치에 따른 DNA 2차원 전기영동 패턴

복제가 진행 중인 하나의 ARS를 갖는 플라스미드 분리 후, 제한 효소로 절단 후 2차원 전기영동법으로 보면 ARS 위치에 따라 다양한 패턴이 관찰된다.

 

1차 : 낮은 전압, 낮은 농도의 agarose - DNA 분자량에 따른 분리

2차 : 높은 전압, 높은 농도의 agarose - 선형보다 원형 DNA가 더 천천히 이동

ARS 위치에 따른 2차원 전기영동 패턴

• Y자형 : 복제 분기점이 DNA 한쪽 끝에 위치
• 방울형 : 복제 분기점이 DNA 중앙에 위치
• 이중 Y형 : ARS 근처에서 잘림

ARS 위치에 따른 절단 패턴

 

중간 산물 추출 후 제한 효소 처리시 이중 Y형 전기영동 결과 시에는 ARS 내에 제한효소 자리가 존재한다고 볼 수 있다. 방울형이 나오면 ARS 맞은편에 제한효소 자리가 존재한다고 알 수 있다.

절단 위치에 따른 방울형과 이중Y형 생성

 

뉴클레오솜 복제

복제 기구에 의해 반으로 쪼개진 이후, 새로운 반쪽 뉴클레오솜과 결합하여 형성된다.

telomere와 telomerase

진핵세포 DNA는 선형이어서 주형가닥 3'-end의 RNA primer 부위는 복제되지 않는다. 이렇게 세포 분열시 DNA가 복제되어 길이가 짧아지는 부위를 telomere라고 한다.

이 부분은 짧은 염기 서열(T_1~4A_0~1G_1~8)이 반복 서열로 존재하며 진핵세포 말단의 안정화와 염색체의 정상적인 기능을 유도한다.

 

telomerase : 텔로미어의 복원을 일으키는 RNA 주형을 갖는 효소이다. 3' 돌출부의 G rich 서열을 인식하고 한 번에 하나의 5'→3' 반복 단위를 신장 시킨다. 몇 번 첨가 후 DNA 중합효소가 상보가닥의 합성을 촉진한다.

• 생식 세포는 telomerase 활성을 갖고 있으며, 긴 telomere를 갖고 있다
• 체세포는 telomerase 활성이 없으며, 제한된 횟수만 분열하고 죽는다(20~70회)

효모의 경우는 telomere 길이를 항상 일정하게 유지하여 계속 분열할 수 있다.