상동 재조합

상동 재조합은 매우 유사한 긴 염기서열 간에 일어나는 것으로, 세균에서 기본적으로 DNA 이중가닥이 모두 절단되는 손상이 일어났을 때 수선의 한 방법으로서 이루어지는 중요한 현상이다. 일반적으로 DNA 이중가닥 절단의 수선 경로는 크게 상동 재조합(homologous recombination)과 비상동 말단연결(non-homologous end joining, NHEJ)의 두 가지가 존재한다. 비상동 말단연결 경로는 절단된 이중가닥의 양쪽 끝부분을 직접적으로 연결해주기 위해 필요한 효소들이 작용하지만, 상동 재조합 경로는 상동성을 가지는 두 서열 사이의 상호작용을 매개하는 독특한 효소들을 필요로 한다. 특히 RecA 효소가 이 과정 중에 중요하게 작용하기 때문에 'RecA-의존적 상동 재조합(RecA-mediated homologous recombination)'이라고도 부른다.

또한 상동재조합은 여러 유전자 교환방식을 통해 새로운 DNA 분자가 세포 내로 유입될 때 필요한 현상이다. 일단 외부의 DNA가 세균 내로 들어가면 DNA 형태에 따라 다른 형태로 세포 내 보존된다. 이 것이 독립적인 복제가 가능하여 염색체와 공존할 수 있는 플라스미드의 경우도 있지만, 스스로 복제능력이 없는 DNA인 경우라면 유전자 재조합을 통해 염색체 내로 삽입된 상태로 유지할 수밖에 없다. 이렇게 염색채 내로 삽입되기 위해서 상동 재조합이 일어난다.

목차

상동 재조합은 세균에서 주요한 DNA 수선방법으로 알려져 있다. 이의 과정은 다음과 같다.

그림. RecBCD에 의한 상동재조합 경로 (출처: 한국미생물학회)

그림. RecA에 의한 상동재조합 시냄스 형성 모델 (출처: 한국미생물학회)

상동 재조합은 공여체 DNA를 수여체로 수평적으로 유전자를 이동하는데 중요한 과정중 하나이다. 접합이나 형질도입을 통해 공여체 DNA가 수여체로 들어가면 RecBCD 경로를 통해 수여체 염색체로 DNA가 삽입된다. 세균의 형질전환 시 상동 재조합이 중요한 역할을 한다. 형질전환 과정은 세균이 먼저 외부의 DNA를 부착하고 유입하게 된다. 이후 상동 재조합 현상에 의해 이 DNA가 염색체로 삽입된다. RecA/Rad51/DMC1 gene family가 이와 같은 상동 재조합에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

최경희/원광대학교

정우현/덕성여자대학교