복제 단위

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복제 단위

[ Replicon ]

목차

  1. 1.개요
  2. 2.원핵생물
  3. 3.진핵생물
  4. 4.복제자
  5. 5.독감 백신 개발에서의 복제단위
  6. 6.관련용어
  7. 7.참고문헌

개요

복제 단위 (Replicon)은 DNA 분자, RNA 분자 또는 DNA나 RNA의 한 영역으로서 단일 자기복제 기원으로부터 복제되는 것을 뜻한다.

원핵생물

대부분의 원핵생물 염색체에서 복제 단위는 전체의 염색체를 의미한다. 유일한 예외는 고세균인데, 두 술포로부스속종에서 세 개의 복제 단위가 발견되었다. 여러 복제단위가 발견된 박테리아 종의 경우 아래와 같다. (1) 로도박터 스패로이즈 (Rhodobacter sphaeroides) (2) 비브리오 콜레라 (VIbrio cholerae) (3) 버콜데리아 멀티보란 (Burkholderia multiforans) 이러한 2차 (또는 3차) 염색체는 진정한 염색체와 플라스미드의 중간 단계인 크로미즈 (chromids) 라고 일컫는다. 여러 아조스피릴럼종은 (Azospirillum) 일곱 개의 복제 단위를 갖고 있다. 예를 들어 아조스피릴럼 리포페럼 (Azospirillum lipoferum) 의 경우 1개의 박테리아 염색체, 5개의 크로미즈, 그리고 1개의 플라스미드를 갖고 있다. 플라스미드와 박테리오파지의 경우 단일 복제 단위로 복제되지만 그램 음성 박테리아에서 발견되는 큰 플라스미드의 경우 여러 복제 단위를 갖고 있는 것으로 알려져 있다.

진핵생물

진핵생물의 염색체에는 각 염색체당 여러 복제 단위가 존재한다. 미토콘드리아의 경우 복제단위가 두 개의 다른 장소에서 한 방향으로 있기 때문에 그 의미가 매우 불분명하다.

그림 1. 진핵세포에서의 복제 단위

복제자

세포에서는 DNA 가 한 세포 주기당 한 번만 복제되는 것이 중요하며, 복제 단위는 그러한 세포의 복제 조절 단위를 뜻한다. 복제단위는 합성의 개시와 종결과도 높은 연관성이 있으며 대부분 개시 단계를 조절 하는 것으로 알려져 있다. 야곱 (Jacob), 브레너 (Brenner), 그리고 쿠진 (Cuzin)에 따르면 개시 단백질이 복제자 (replicator) 라고 하는 특정 DNA 서열과 상호작용하여 복제를 시작한다. 복제자는 유전적으로 복제에 필수적인 DNA 서열이라고 규명되어 있으며 근원 (origin) 은 물리적 또는 생화합적 방법을 통해 복제가 시작하는 DNA 서열로서 규명되었다. 복제자는 대장균인 oriC와 그 밖의 자가 복제 서열을 가진 효모균에서 근원으로도 기능한다. 이에 수반되는 개시 단백질이 밝혀졌는데 대장균의 DnaA 단백질과 효모의 Origin Recognition Complex 가 그 예시이다. 두 단백질 모두 복제자에 붙어서 작용한다고 알려져 있다. 복제자는 나머지 복제단위내의 DNA 합성에 필요한 DNA 서열이다. 복제자는 이것이 놓여진 염색체가 어떻게 조절되는지를 관장하는 하나의 요소이며Cis 로 작용한다. 이 경우 복제자와 복제단위가 같은 염색체상에 존재한다. 그러나 개시 단백질은 세포 내에 있는 그 외의 염색체에서 발현될 수 있다. 그러므로 개시 단백질은 trans로 작용한다고 볼 수 있다. 일반적으로 trans로 작용하는 요소는 단백질일 가능성이 높다. 왜냐하면 발현이 된 후에 세포 내에서 흩어지면서 특정 타겟을 조절할 수 있기 때문이다. 이와 같이 trans 로 작용하는 단백질이 cis로 작용하는 DNA와 상호작용 하는 패턴이 세포의 전사 조절 과정에서도 존재한다.

독감 백신 개발에서의 복제단위

RNA 복제 단위는 최소한 개의 필수적인 구조 단백질을 암호화하는 유전자가 결여된 양성 가닥 또는 음성 가닥 RNA 바이러스로부터 얻어질 수 있다. RNA 복제 단위는 자손을 남길 수 없는 장애를 가진 바이러스라고 볼 수 있다. 그러한 유전자 결손이 있을지라도 바이러스 RNA는 복제될 수 있으며 바이러스 RNA 폴리메라아제에 의해 전사될 수 있다. 복제 단위로부터 암호화된 유전정보는 여러 차례 증폭될 수 있다. 이런 면에서RNA 복제 단위는 일반적인 플라스미드 DNA에 기반한 백신과는 구분된다. DNA 백신의 경우 최초의 유전적 정보가 핵으로 전달되는 효율에 의존하기 때문에 효과적인 백신 개발의 걸림돌이 되고 있다. DNA 플라스미드에 기반한 백신은 조절 서열과 항생제 저항성을 위한 유전자를 갖추고 있는데 그러한 서열이 호스트의 게놈상에 통합될 경우 매우 큰 위험이 따를 수 있다. 그러나 RNA 를 기반으로 한 복제/전사 조절의 경우 세포질에 국한 되어있기 때문에 cDNA 중간체를 필요로 하지 않으며 호스트의 염색체에 통합되는 현상을 피할 수 있다.

관련용어

자기복제 근원 (origin of replication)

참고문헌

Tagomori, K.; Iida, T.; Honda, T. (2002). 'Comparison of genome structures of vibrios, bacteria possessing two chromosomes'. Journal of Bacteriology. 184 (16): 4351–4358. doi: 10.1128/JB.184.16.4351-4358.2002

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