개시지점

개시지점 (Initiator)은 자율적 복제가 가능한 DNA 단위인 레플리콘 (Replicon ; DNA와 RNA의 복제 단위)의 복제 개시에 관여하는 부위를 지칭한다. 그리고 개시 유전자에 의해 만들어진 개시 단백질 (Initiator protein)이 레플리콘 상의 레플리케이터 (Replicator)에 작용하면 그곳에서 복제가 시작된다 (그림 1).

그림 1. 개시지점 (Initiator)

목차

세포는 세포분열을 통해서 그 수를 늘리고 이를 통해서 생체를 구성하며 유전정보를 발현한다. 이 과정에서 세포 내에 있는 유전정보를 똑같이 나누어 갖기 위한 과정이 필수적으로 필요하게 된다. 따라서 세포는 세포주기라는 과정을 통하여 같은 정보를 갖는 DNA의 양을 두배로 만들게 되는데 이러한 일련의 과정을 DNA 복제라고 한다. DNA는 구조적 안정성을 확보하기 위해 이중나선의 구조로 형성되어 있다. 이러한 구조는 단단하게 결합되고 응축되어 있기 때문에 복제가 이루어지기 위해서는 이중나선의 DNA 구조가 풀려야 한다. 이 때 DNA 풀림효소 (Helicase)라는 단백질이 이중나선 구조를 풀어 두 가닥의 DNA로 분리시키면, 분리된 각각의 DNA 가닥은 상보적인 DNA 가닥을 만들기 위한 주형으로 작용한다. 그 후 DNA 중합효소의 작용을 통해서 염기 짝이 맞는 방향으로 뉴클레오타이드가 주형 가닥을 따라 하나씩 결합되어 새로운 DNA가닥을 만들어 두 개의 이중나선 DNA를 형성하게 된다. 원형 DNA를 주형으로 사용하여 똑같은 DNA를 두 개로 만드는 이 과정을 통해서 유전정보가 동일한 두 세포로 분열할 준비를 마치게 된다. DNA 복제는 세포 분열 과정에서 S기에 한번 발생하며, 10억분의 1 확률로 잘못된 복제가 일어나기 때문에 DNA 교정이나 DNA 틀린 짝 회복 등의 치밀한 과정의 실수 보정장치를 필요로 한다.

일반적으로 원핵세포의 복제 개시지점에서 복제 개시는 복제 단위 특이적 개시단백질이 기점을 인식하여 결합하는 것이 중요하다. 원핵세포의 경우, DNA의 개시지점이 단일한 곳에 형성되어 전체의 DNA 복제에 영향을 주게 된다. DNA의 개시지점을 인지하여 DNA 복제의 개시 복합체가 형성이 되면 이를 통하여 복제 분기점 (Replicating fork) 형성에 필수적으로 작용하는 단백질인 DNA 풀기효소 (Helicase)와 시발효소 (Primase) 등이 DNA 상에 자리잡게 되면서 시작된다. 그 후 복제 분기점의 형성과 함께 DNA의 양 가닥의 합성이 진행되어 길이가 길어지는 신장(Elongation)이 일어나게 된다. 진핵세포의 DNA 복제의 개시는 세포주기에서 간기 중에서도 S기에만 한정되어 있다. 또한 단일한 복제 기점에서 일어나는 것이 아니라 동시다발적으로 염색체 상의 다수 복제 기점에서 시작되어 진행된다.

개시 단백질 (Initiator protein)이 DNA의 복제 개시지점 (Replication origin)의 A-T 염기 서열이 풍부한 부분을 인지하여 DNA에 달라붙게 된다. 그 후 DNA 풀기효소가 개시 단백질을 인지하여 DNA상에 있는 개시 단백질 쪽으로 다가와 붙게 되어 DNA 풀기효소가 DNA 상에 들어가게 된다. 이렇게 DNA 상에 위치한 DNA 풀기효소는 DNA 이중나선의 안정적인 구조의 꼬임을 풀어내며 DNA의 열린 구조를 만든다. 이렇게 열린 구조 형성을 통해서 DNA 복제에 관여할 수 있는 여러 단백질들이 모일 수 있는 공간이 확보된다. 그 후 시발효소가 DNA 상에서 지속적으로 기능하고 있는 풀기효소 쪽으로 다가와 붙게 되어 시발 복합체(primosome)을 형성한다. 이렇게 형성된 시발 복합체는 RNA 프라이머 (primer)를 합성하여 DNA 중합효소(polymerase)가 DNA 체인 형성을 시작할 수 있도록 한다(그림 2.).

그림 2. DNA 복제의 과정

레플리콘 (Replicon), 레플리케이터 (Replicator), 개시 단백질 (Initiator protein), DNA의 복제 개시지점 (Replication origin), 복제 분기점 (Replicating fork), DNA 풀기효소(Helicase), 시발효소 (Primase), DNA 중합효소 (Polymerase), DNA 교정, DNA 틀린 짝 회복

간호학대사전 (대한간호학회, 1996, 한국사전연구사)

생명과학대사전 (강영희, 개정판 2014., 도서출판 여초)