점돌연변이

DNA 염기서열에서 하나의 뉴클레오티드(nucleotide)가 다른 뉴클레오티드로 치환되는 돌연변이 (mutation)를 말한다.

목차

점 돌연변이 (point mutation)는 DNA에 있는 어떤 뉴클레오티드가 다른 뉴클레오티드로 치환된 돌연변이를 말한다 (그림 1).

그림 1. 염기 전이와 교차형 염기 전이 ()

예를 들어 아데닌 (A)이 구아닌 (G)으로 변하거나, 시토신 (C)이 티민 (T)으로 변하는 경우이다. 이렇게 A가 G로, 혹은 G가 A로 바뀌어도 A와 G가 둘다 퓨린이기 때문에 염기 자체는 바뀌었지만, 염기의 종류는 여전히 같다.  이와 마찬가지로 C가 T로, 혹은 T가 C로 바뀌어도 C와 T가 둘다 피리미딘이기 때문에 염기 자체는 바뀌었지만, 염기의 종류는 여전히 같다. 이런 형태의 돌연변이를 염기전이 (transition)이라고 한다.

그러나 경우에 따라서는 퓨린이 피리미딘으로, 혹은 그 반대로 치환이 일어나기도 한다. 이 경우 A 또는 G (둘 다 퓨린)가 C 또는 T (둘 다 피리미딘)로 바뀌게 된다. 혹은 그 반대로 C 또는 T (둘다 피리미딘)가 A 또는 G (둘 다 피리미딘)로 바뀌게 된다. 이런 형태의 돌연변이를 교차형 염기전이 (transversion)이라고 한다.

단백질을 암호화하는 지역에서 점 돌연변이가 일어나게 되면 그 영향은 3가지로 구분해서 생각할 수 있다 (그림 2).

그림 2. 점 돌연변이의 종류. 붉은 색으로 표시된 것은 돌연변이에 의해서 변화된 염기를 말한다. ()

뉴클레오티드는 변했지만 변화된 염기서열이 만들어내는 아미노산은 변하지 않는 경우이다. 예를 들어, CCT에 있는 T가 A로 바뀌는 점 돌연변이가 일어났다고 가정해보자. 분명히 CCT가 CCA로 바뀌는 점 돌연변이가 발생했지만, CCT나 CCA나 모두 프롤린을 암호화한다. 따라서 CCT에서 CCA로 점 돌연변이가 일어났지만 아미노산 서열은 변화없다. 이렇게 돌연변이가 뉴클레오티드에서 일어났지만, 아미노산 서열에는 아무런 변화가 없는 돌연변이를 침묵 돌연변이라고 한다.

변화된 뉴클레오티드가 아미노산의 변화를 야기하는 경우를 말한다. 예를 들어, CCT에 있는 두번째 C가 A로 바뀌는 점 돌연변이가 일어났다고 가정해보자. CCT가 CAT로 바뀌게 되면 번역과정에서 만들어지는 단백질에서 프롤린에서 히스티딘으로 아미노산이 바뀌게 된다. 이렇게 과오 돌연변이가 일어나게 되면 그 돌연변이 DNA로부터 만들어지는 단백질의 활성을 약하게 만들 수 있고 심한 경우 그 단백질의 기능을 완전히 저해할 수 있다.

넌센스 돌연변이는 치환 돌연변이에 의해서 종결 코돈 3개 중 하나 (TAG, TAA, TGA)가 만들어지는 현상을 말한다. 예를 들어 TAT에 있는 마지막 T가 A로 바뀌는 점 돌연변이가 일어났다고 가정해보자. TAT는 티로신을 만드는데 TAA로 바뀌게 되면 종결코돈이 된다. 따라서 해당 돌연변이를 가진 mRNA는 번역이 중간에 멈추고 불완전한 형태의 단백질이 만들어진다. 이렇게 만들어진 단백질은 기능이 심각하게 저해되어 있거나 아예 기능하지 못할 수 있다.

Hartwell, Hood, Goldberg, Reynolds, Silver, Veres (2008) Genetics: from genes to genomes. 3^rd edition. McGraw-Hill