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세분생 ch 7 - Coggle Diagram

- - - - 주요 특성
        
        DNA 합성은 무조건 5' → 3' 방향성을 가진다
        
        circular DNA에서도 replication fork (복제분기점)확인 가능
        
        이 특성으로 인해 leading strand와 lagging strand의 복제 양상이 다름
        
        primer(RNA 단편)과 같은 신호 장치를 요구한다
      - lagging strand의 복제 양상
        
        primase라는 효소가 복제 분기점에서 지연가닥 주형에 상보적인 짧은 RNA 절편을 합성 → primer로 사용
        
        DNA 중합효소가 DNA 합성을 시작
        
        RNA 프라이머를 오카자키 절편들로부터 제거
        
        원핵세포 - polymerase Ⅰ (exonuclease)
        진핵세포 - RNase H (혼성화 부위 인식하여 RNA만 제거하는 효소) + 5'→3' exonuclease
        
        프라이머 제거에 의한 공백을 제거
        
        원핵세포 - dNTP로 DNA 대치
        진핵세포 - polymerase δ가 채우고 DNA ligase가 이어 붙임
      - 보조 단백질
        
        활주-클램프 단백질
        sliding-clamp protein
        
        구조 : 도넛 모양 → 가운데 구멍을 template가 관통
        
        기능 : 복제를 하는 DNA에 중합효소가 안정적으로 달라붙게 하는 지지대
        
        clamp-loading protein에 의해 DNA 합성 위치에 안착
      - 기능 : DNA 복제와 회복
        
        DNA 복제의 정확성
        
        DNA 중합효소의 활성
        
        새로 합성되는 DNA에 삽입할 정확한 염기 선택
        
        잘못 짝지어진 염기가 병합하지 못하도록 능동적 식별
        
        교정 (proofreading) 작용
        
        DNA 합성과 반대 방향으로 작용
        
        3' → 5' exonuclease 작용
        
        잘못 짝지어진 염기 선택적 절단
    - - 기능 : 이중가닥인 DNA를 단일가닥으로 풀어줌
      - 단일가닥 DNA-결합 단백질
        single-stranded DNA-binding protein
        
        기능 : 나뉜 DNA 단일가닥끼리 다시 상보적 결합이 되지 않도록 코팅
        (풀린 DNA 안정화)
    - - 기능 : helicase로 이중나선 구조가 풀린 부분의 앞뒤 꼬임을 방지하기 위해, DNA를 잠시 잘랐다 풀어 줌
        
        '회전 고리' 역할
        
        진핵세포에서도 염색체 회전을 막기 위해 필요
      - 제 I형 : 한 가닥만 절단
      - 제 2형 : 두 가닥 동시 절단
        
        새로 복제된 DNA 분자 풀기, 진핵세포에서의 염색체 응축 및 딸 염색분체 분리에도 필요
  - - - 복제 기점 1개
      - 복제 기점에서 initiator 가 결합해 분해
    - - 복제 기점 여러 개, 동시다발적으로 복제 시작
      - ori에 ARS(autonomously replicating sequence)라는 특이한 염기서열 존재
      - ARS 중 11bp정도 길이의 core sequence를 ORC가 인식해서 들어옴
        
        ORC : origin recognition complex, initiator 역할 단백질 복합체
    - - linear DNA의 말단 부위
      - DNA 합성의 방향성 때문에 말단의 RNA 프라이머가 제거된 자리를 채울 수 X
        → DNA 말단이 점점 짧아지는 경향, 유전 정보 소실 가능 (노화나 cell death의 원인)
      - 말단소립중합효소
        Telomerase
        
        말단부위 복제에서의 결합을 극복하기 위한 시스템
        
        역전사 효소의 일종, 말단 부위 DNA의 정상적 복제 유도
        
        원리
        
        Telomere의 염기서열과 상보적인 작은 RNA 단편을 자체적으로 가지고 있음
        
        이 RNA를 backbone으로 DNA 연장 뒤 telomerase가 떨어져 나감
        
        연장된 말단에 primer가 붙어 복제가 안 된 부분을 마저 채움
        
        일반적인 체세포(somatic cell)은 telomerase 활동성 거의 X
        생식세포는 telomerase 기능 활발
        
        조로증 환자는 telomere 소실 속도가 정상인보다 빠름
        
        암세포는 비정상적으로 높은 수준의 텔로머라아제 발현
  - - - 화학 반응의
        직접적 원상 회복
        direct reversal
        
        광재활성화
        photoreactivation
        
        수선 가능한
        DNA 손상
        
        피리미딘 이량체 형성
        pyrimidine dimers
        (=thymine dimer, TT dimer)
        
        나란한 티민 사이 탄소끼리 cross linking되어 cyclobutane ring형성, DNA 해당 부위 굴절
        
        주로 자외선에 의해 발생
        
        특징 : 태반 포유동물에서는 X
        
        매커니즘
        
        photoreactivating enzyme의 작용
        가시광선을 쬐어 주면 cyclobutane ring파괴
        
        Alkylation 원상복구
        
        수선 가능한
        DNA 손상
        
        알킬화
        alkylation
        
        ex guanine → O⁶-methylguanine
        
        C 대신 T와 수소결합
        
        alkylating agent가 다른 분자에 메틸기/에틸기 부착해 알킬화
        
        매커니즘
        
        O⁶-methylguanine methyltransferase가
        메틸기를 떼어 스스로에게 붙임
      - 절단 수선
        Exision repair
        
        뉴클레오티드 절단 회복
        Nucleotide-excision repair
        
        의미 : 변형된 부위를 광범위하게 들어내는 복구 방법
        
        매커니즘
        
        손상된 부위에 helicase가 작용, 가닥 풀어줌
        
        Excinuclease라는 효소 복합체가 광범위하게 들어냄
        
        들어내진 부위인 oligonucleotide를 DNA 중합효소가 복구
        
        관련 질환
        
        색소성 건피증 Xeroderma pigmentosum
        
        nucleotide-exision repair 시스템이 망가져 발생
        
        XP 환자들을 통해 이 시스템이 발견됨
        
        전사-연계 회복
        Transcription coupled repair
        
        RNA 전사 도중 DNA 손상 부위 발견 시,
        전사 중단 → nucleotide excision repair → 전사 재개
        
        매커니즘
        
        CSB protein이 손상 부위 인식
        
        RNA 중합효소 분리되어 RNA 합성 중단
        
        CSA, XPA 등이 오류 회복 후 전사 재개
        
        미스매치 수선
        mismatch repair
        
        의미 : DNA 중합효소의 실수로 짝이 되지 않는 dNTP를 합성했는데 proofreading으로 오류가 교정되지 않았을 때 오류 수정
        
        매커니즘
        
        Mut S, Mut L, Mut H가 상황 인식 후 오류 수정
        
        부모 가닥과 딸 가닥을 구분
        
        박테리아 : parental strand가 메틸화가 되어 있음
        
        진핵생물 : : 잘라진 이음새(leak)가 어느 가닥에 있는지 파악
        
        leak : 선도 가닥에선 3'말단, 지연 가닥에선 오카자키 절편
        
        관련 질병
        
        HNPCC : Mut S, Mut L 고장 시 발생
        
        염기 절단 회복
        base-excision repair
        
        의미 : 손상된 base를 인식 후 제거, 정상적 base로 교체
        
        수선 가능한
        DNA 손상
        
        탈아민화 deamination
        
        C→U, A→hypoxanthine
        
        자연적으로 발생
        
        Bulky group addition
        
        특정 base에 bulky group 추가
        
        carcinogen 에 의해 발생
        
        매커니즘
        
        deamination에 의해 C 대신 U 형성
        
        DNA glycosylase가 U만 떼어가 AP site 형성
        
        AP endonuclease 가 AP site로 들어와 backbone 절단
        
        디옥시리보스인산디에스테르 가수분해효소가 backbone 제거
        
        DNA polymerase 가 C 합성, ligase로 연결
      - 손상통과 DNA 합성
        translesion DNA synthesis
        
        의미 : DNA 복제 중 오류를 인지하고도 손상된 부위를 나중에 고치는 시스템
        
        매커니즘
        
        polymerase Ⅲ가 DNA 복제 중 오류 인식
        
        pol Ⅲ 분리, polymerase Ⅴ가 들어와 손상된 부위를 지나쳐 계속 합성
        
        일정 시간 후 pol Ⅴ 분리, polⅢ가 정상적으로 복제 진행
        
        차후 excision repair system 이 손상된 부위 수선
      - Double strand break와
        Recombinational repair
        
        double-strand break
        
        DNA가 매우 심하게 손상된 경우
        
        gamma radiation에 의해 발생 가능
        
        recombinational repair
        
        Non-homologous end joining
        
        잘린 곳을 무시하고 그냥 일단 붙임
        
        손실 부위에 gene이 있다면 유전자 돌연변이 발생
        
        피해가 너무 커서 감당이 안 되는 경우
        
        상동재조합
        homologous recombination
        
        replication 후 sister chromatid 를 주형으로 복구
        
        일반적인 경우에 사용
        
        상동염색체는 이용 불가, 자매염색분체는 가까이 붙어있어서 이용 가능
        
        DNA replication 이후에만 이용 가능
        
        매커니즘
        
        Double-strand break 이후 DNA를 다듬어 줌
        
        sister chromatid가 unwinding, strand invasion 발생
        
        원핵세포 : RecA / 진핵세포 : Rad51(BRCA2)
        
        DNA 합성 후 연결이 끊기며 분리
        
        DNA rearrangements
        
        의도적으로 상동재조합을 일으켜 유전적 다양성을 증가
        
        종류
        
        부위 특이적 재조합
        site specific recombination
        
        특정한 부위에서만 일어나는 상동재조합
        
        ex yeast : MAT α ↔ MAT a
        
        일종의 성별, mating type
        
        매커니즘
        
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        vertebrate immune system
        
        B cell과 T cell 발생 및 분화 과정에서 극적인 DNA 재배열 발생
        
        무작위적이지 않고 이미 프로그래밍되어 있음
        
        B cell : immunoglobulins 생성
        
        2 more items...
        
        T cell : T cell receptor 생성, 세포 표면과 결합해 세포와 같이 이동
        
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