[질문]1. 어떻게 origin of replication이 결정되는지 알고 싶습니다.
[답변] 복제원점(origin of replication)의 결정은 복제원점에 복제복합체(replication complex)단백질이 결합함으로써 결정됩니다.
DNA는 주형 DNA와 DNA복제를 촉매하는 복제복합체(replication complex) 라고 불리는 거대한 단백질복합체와의 상호작용을 통하여 복제됩니다. 모든 염색체에는 복제원점이라불리우는 적어도 하나 이상의 뉴클레오티드서열을 가지고 있는데, DNA복제가 필요하면, 복제복합체(replication complex)가 복제초기에 여기에 결합합니다.
DNA는 복제원점(origin of replication)은 양쪽방향으로 복제되어 2개의 복제분기점(replication fork)를 형성합니다.
각 복제분기점(replication fork)을 따라 분리된 DNA는 주형 DNA가 되고, 새로운 사슬은 상보적 염기쌍 형성에 의하여 만들어 집니다. 새롭게 만들어지는 DNA는 항상 5‘ → 3’ 방향으로만 신장됩니다.
[질문]2. 일단 origin of replication이 결정되어지면, 그곳을 기준으로 쪽 방향으로 Daughter strand 이 생기는 것으로 알고 있습니다. 그리고 이때 모습을 Bubble이라고 하는 것으로 알고 있습니다. 그럼 이때에 각 방향으로 DNA polymerase가 어떻게 작용하는지를 알고 싶습니다. 가능하다면 Daugher strand 합성에 관한 (양방향으로) 자세한 설명 부탁드립니다.
[답변] 그림과 함께 설명합니다.(그림은 확대해서 나타냈습니다)
이 그림은 아래 그림의 (가)와 (나)에 대한 상세한 설명입니다.
모든 신장되는 핵산은 5‘ → 3’ 방향으로 이루어집니다. 이러한 방향성 때문에 선도사슬(leading strand)과 지연사슬(lagging strand)이 만들어지게 됩니다. 지연사슬((lagging strand)의 합성은 상대적으로 짧고(진핵의 경우 100∼200개, 원핵의 경우 1000∼2000개의 NT)으로 짧고, 후방으로 진행되는 불연속적 합성이 됩니다.
위 그림에 나타난 DNA중합효소의 이름은 DNA중합효소 Ⅲ이고, 나타나지 않은 DNA 중합효소의 이름은 DNA 중합효소 I 입니다.
DNA중합효소 Ⅲ은 이미 합성된 DNA 또는 RNA 사슬에 이어서 주형사슬에 상보적인 가닥을 새로 합성하는 역할을 합니다. 일반적인 DNA 신장에 필요하므로 주형사슬과 지연사슬 형성에 모두에 사용됩니다.
프리마제는, DNA중합효소는 앞에 아무 염기도 없다면 염기를 추가하지 못하거든요. 새로운 염기를 붙여줄 수 있는 짧은 염기서열을 만들어 줍니다. RNA로요. 나중에 제거되고 DNA로 바뀝니다.
반면 DNA중합효소 I 의 경우 5' 부터 RNA프라이머를 분해할 수 있는 활성이 있어 지연사슬에서 RNA 프라이머를 제거하는 동시에 앞선 DNA사슬에 이어 상보적인 DNA사슬을 합성하는 역할을 합니다.
복제 분기점을 중심으로 합성되는 새로운 DNA의 방향은 아래 그림과 같습니다.
여기서도 새롭게 합성되는 DNA는 5‘ → 3’ 방향이라고 보시면 쉽게 이해가 되시리라 봅니다.
(가)와 (라) 영역에서는 지연가닥의 DNA가 합성되고, (나)와 (다)는 선도가닥의 DNA가 형성됩니다.
간간히 만들어지는 오카자키절편을 연결하는 효소는 DNA리가아제입니다.
항상 화살촉 있는 곳이 3'입니다. 위 그림은 아래 그림의 (가)와 (나)에 대한 상세한 설명이라 보시면 됩니다.
