분자생물학 (기말) 26.05.07 (2)

복제 생화학적 반응과 중화표소라고 나오면서 DNA 복제를 위해서는 주형이 먼저 필요하고요. 주형. 주형이라 하면 여기 주형 보이죠? 여기 가닥. 어버이가닥을 말하고 있고요. 그리고 3프라임 OH의 길을 갖춘 프라이머 한국말로 시발체라고 하죠.

전호보시바를 위한 프라이머가 필요합니다. 프라이머도 그림상에 보이죠? 그리고 3'OH, 맨 끝에 3'OH 보일거에요. 그리고 3'OH가 있어야지 그 다음 뉴클리오타이드, 파란색으로 표시될 그 다음 뉴클리오타이드가 이렇게 붙을 수가 있죠. 그 다음 누클로타이드 도 역시나 3프랑 OH를 제공하고

그 다음 번에 유클런트 아이드가 또 그렇고 이렇게 계속 사슬의 성장이 이루어집니다. 그래서 두 번째 점을 보면 중압하는 새로운 합성은 성장 사슬의 말단의 3프량 5인치기와 새로운 유클런트 시드 5, 3, 2, 3, 4의 반응으로 이루어집니다. 이렇게 나와 있고요. 그리고 마지막에 사슬의 성장은 5에서 3방향으로 진행된다. 그래서 여기 프라이머

시발체그의 맨 밑에 5~3방향으로 새로운 가닥이 함성이 되죠. 그래서 맨 오른쪽에 5~3방향으로 이렇게 나오는 겁니다. 그래서 지금 헨리케이지가 DNA를 풀어주면요. 그 다음 피로로 하는 건 프라이머였죠. 그 다음에 RNA 프라이머를 사용하였고요.

새로운 가다리 합성은 무조건 5에서 3방향입니다. 여기까지 했고 넘어가서 프라이머가 붙은 다음에 3'OH로부터 새로운 뉴클리오타이드를 붙여주는 효소가 있습니다. DNA를 합성하는 효소죠. 그래서 DNA 폴리머레이즈, 중압효소 3, 이렇게도 말하고요. 복제 관리점의 진행을 맡고 있는 효소는 중압효소 3이다.

밑에 그림상에서 헨리케이지가 DNA를 풀어주고 있죠. 왼쪽으로 가면서. 헨리케이지가 왼쪽으로 가면서 DNA를 풀어줍니다. 그리고 당연히 외관합 결합 단백질도 붙었을 것이고요. 그런 다음에 여기가 이거 보이나요?

그리고 프라이머입니다. 프라이머가 먼저 붙었고요. 3'OH를 제공하니까 새로운 뉴클로타이드를 붙일 수 있어요. 그때 새로운 뉴클로타이드를 붙이는 효소가 바로 DNA 폴리머리지. 정확히는 DNA 폴리머리지 3 폴리머리지가 새로운 가닥을 합성할 겁니다.

그래서 디니 폴리머리지까지 봤구요. 넘어가서 폴리머리지가 주연가닥의 상보적인 즉 주연가닥이 이렇게 있으면요. 주연가닥의 연기가 쥐면 폴리머리지가 반대쪽에는 C를 붙이겠죠. 상보적인 연기를 쭉 붙입니다. 그러다가 가끔 실수를 해요. 실수를. 지금

다음 번에 붙여야 되는 게 A의 상보적인 T를 붙여야 됩니다. 그런데 실수로 C를 붙였대요. 그럴 경우에 보면 DNA 중압효소는 마지막 염기가 제대로 쌍을 이루지 못한 것을 발견하면 중압활성을 정지시킨다. 잘못 붙었다. 실수를 했네. 그럼 바로 정지합니다. 그리고 3에서 5 방향으로 활성을 갖는

엑소, 뉴클레아질, 3~5 방향, 거꾸로 가는 것이죠. 3~5 방향, 거꾸로 가는 엑소죠. 끝에서부터 자르는 뉴클리어 타이드를 자르는 효소화성. 끝에서부터 이렇게 잘라버리는, 끝에서부터 잘못된 가다가 하나 툭 자르는 활성화시킵니다.

엑선 루클레이지를 활성화시킨다. 그래서 잘못된 연기를 제거합니다. 방금 C, 이거 잘라내는 거예요. 합성을 하고 가다가 잘못 붙이면 반대로 가면서 잘라내는 겁니다. 그래서 잘못 짝지어진 거 잘라내고 다시 붙입니다. 다시. 그래서 연기의 제거 후 중앙활성이 회복되고 사슬신장이 다시 시작된다. 이런 말이 나오고요.

제대로 A 반대쪽에 T 붙이겠죠. 이렇게 잘못 짝지어진 것 잘라내고 수정하는 과정을 DNA 중압현소의 교정기능이라고 합니다. proof reading 이라고 합니다. 그래서 DNA polymerase 중에서 교정기능이 있는 polymerase도 있고요. 지금 우리가 보는 DNA 합성에서

폴리머리즈 3는 교정 기능을 가지고 있습니다.

합성도 하고 잘라내기도 하고 교정을 하는 이 폴리머레이즈는 매우 복잡한 효소이다 이렇게 나와있고요. 이 효소의 가장 활동적인 상태는 9가지 종의 서로 다른 단백질과 같이 결합하여 형성된 폴리머레이즈로 구성되어 있을 때와 밑에처럼 매우 다양한 단백질들이 폴리머레이즈를 구성하고 있습니다.

DNA 중화표소는 5~3 방향으로만 작용한다는 내용이고요. 현재까지 알려진 모든 중화표소는 5~3 방향으로만 사설 심장을 시킬 수 있다. 모든 중화표소는 5~3 방향으로만 합성을 할 수가 있습니다. 왜냐하면 3'OH에 새로운 가닥을 붙일 것이기 때문에. 그래서 생기는 문제점입니다. 2번째 점에서 DNA 두 가닥이

역방향으로 진행하는데도 불구하고 복제는 한방향으로 진행한다. 즉 DNA 두가닥이 역방향이다. 자 밑에 DNA 두가닥은요. 자 위에 가닥이 있고 아래 가닥이 있습니다. 자 위에 가닥은요. 왼쪽이 5' 오른쪽이 3' 아래쪽 가닥은 오른쪽이 5' 왼쪽이 3' 반대로 됐다. 반대로 됐다.

5에서 3방향 서로 역방향입니다. DNA 이중가닥은 서로 역방향입니다. 그래서 보면 헬리케이지가 헬리케이지가 DNA를 풀어줬어요. 그 다음에 프라이머가 붙었고 폴리머리지가 합성합니다.

5~3 방향으로 합성하겠죠. 그런데 아래쪽 가닥은 3~5 방향으로 합성합니다. 이것은 불가능합니다. 반대 방향으로 가야되요. 반대 방향으로 이렇게 가야됩니다. 그래서 발생하는 내용인데요. 오른쪽을 보면, 주연가닥의 방향을 표시해볼게요.

여기 오기 때문에 반대쪽 주연바닥은 슬리프가 안 돼요. 이렇게 되겠죠?

헬리케이지가 가운데에서 풀어주고 있을거구요. 헬리케이지는 헬리케이지 방향도 한번 표시해볼게요. 헬리케이지는 이렇게 오른쪽에서 왼쪽으로, 오른쪽에서 왼쪽으로 가고 있습니다. 자 그리고 합성되는 가닥 두가지가 있는데요. 먼저 아래쪽 가닥 볼게요. 아래쪽 가닥은 5에서 3 방향이 헬리케이지가 가는 방향과 같은 방향이죠. 헬리케이지가 가는 방향이랑

아래쪽 가닥은 같은 방향입니다. 핸드킬지가 이쪽으로, 아래쪽 가닥도 이쪽으로, 오른쪽에서 왼쪽으로 갑니다. 핸드킬지가 풀어주는 방향이랑 같은 방향이면 우리는 이것을 선도가닥이라고 해요. 선도가닥. 선도가닥. 그래서 프라이머가 하나만, 처음에 여기, 3프라이머 반대쪽에 프라이머 하나 이렇게 붙인 다음에요. 프라이머 하나 붙이고요.

그 다음에 새로운 가닥을 붙여주면 돼요. 헬리케이지가 더 풀어주면 더 붙이면 되고요. 헬리케이지가 풀어준만큼 계속 합성을 하면 됩니다.

문제는 위쪽에 지연가닥입니다. 지연가닥이라고 표시된 가닥인데요. 지연가닥. 얘는 헬리케이지가 풀어주는 반대방향으로 합성을 해야 돼요. 그래서 헬리케이지가 처음에 조금 풀어줬겠죠. 처음에 조금 풀어줬을 때 프라이머 붙이고 새로운 가닥을 붙였을 겁니다. 그런데 이 과정 중에 헬리케이지가 더 풀어줬어요. 뒷쪽에는.

그러면 더 풀어준 만큼 다시 프라이머 붙이고 새로운 가닥 다시 붙여줄겁니다. 그리고 헬리케이지가 뒷쪽에 더 풀어줬다면 또 다시 프라이머 붙이고 새로운 가닥 합성하고 이렇게 뭔가 한 번에 쭉 이어지지 않고 끊깁니다. 그래서 지연가닥이라고 합니다.

그래서 세 번째 점을 보면 선도가닥은 리딩 스트랜드라고 하고요. 선도가닥은 연속적으로 합성이 가능하다. 프라이머 하나만 붙인 다음에 쭉 합성했습니다. 헬리케이치가 풀어주는 대로 계속 합성했습니다. 반면에 지연가닥은요. 리딩 스트랜드는 짧은 단편들의 형태로 불연속 합성이다. 이 부분은 짧은 단편들 보이죠? 얘들이 다 짧은 단편입니다.

짧은 답변들의 불연속적인 합성.

이런 일이 일어나는 이유는 합성은 무조건 5에서 3방향으로 가야 되는데 처음에 DNA 이중사슬이 역방향으로 붙어있기 때문입니다. 그래서 선도가닥, 지면가닥 봤고요.

지연가닥에서 일어나는 일인데요. DNA 라이게이지가 짧은 사슬들을 연결한다 이렇게 되어 있고 지연가닥의 조립에서 폴리머레이즈 원은 RNA를 제거하고 DNA로 치환한다 이런 말이 나와 있습니다.

여기서 파란색이 RNA래요. 파란색이 이거 RNA 프라이머 이것도 RNA 프라이머

지연가닥에서는 RNA 프라이머가 여러개 사용되죠. 앞에서 그림에서도 봤듯이 풀어준만큼 프라이머, 프라이머, 프라이머, 또 풀어주면 여기 또 프라이머를 붙여야 되고 또 새로 합성해야 되고 RNA 프라이머가 여러개 필요합니다. 지연가닥에서는. 그래서 그 RNA 조각들을 이제 DNA로 바꿔줘야 돼요. 우리는 DNA를 합성할 것이기 때문에. 그래서 여기 그림상에 RNA 구간 파란색으로 보시는 얘네들

다 잘라낼거에요. 다 잘라내고요. 새롭게 DNA로 채워주는 겁니다. 이때 폴리메라이즈 원이 RNA를 잘라내고 그 다음에 DNA로 치환을 합니다. 이쪽에 한번 그려볼게요. 주형가닥이 있구요. RNA 중간중간에 크라이머가 있을 것이고 그 다음에 새로운 바닥을 이렇게

이렇게 만들어냈겠죠. 자, 그런 다음에 여기서 RNA, 빨간색을 제거를 한다고 했죠. 제거를 하면요. 3'H가 있습니다. 3'H가 있기 때문에 여기 빈칸을 DNA로 채워 넣을 수가 있어요. 이렇게 이렇게 그래서 DNA를 채워 마지막에 치환된 DNA는

DNA 라이게이지가 연결한다고 되어 있죠 치안을 하면 여기 끝에 살짝 뜨는 부분이 있거든요 이거 DNA 라이게이지가 깔끔하게 연결해준다고요 그림상에서도 이 구간 완벽하게 연결되지 않은 구간들인데 이런 구간들을 깔끔하게 DLA 게이지가 이렇게 연결시켜줍니다.

Here we can see the green color of the DNA.

여기 여기 여기 앞에 가닥의 마지막 부분 그리고 프라이머가 있던 구간 그 구간 두개는 완벽하게 연결할 수가 여기 여기 여기 여기 빨간색 RNA 프라이머를 제거를 하고요 제거를 하고 앞쪽에 3프라임 보이지 뒤쪽에

새로운 가다가 이렇게 만들어 낼 건데요. 이렇게 채워 넣었어요. 근데 여기 이 사이, 이 사이는 완벽하게 연결이 안 되기 때문에 여기를 DNA 라이게이지가 연결해 줍니다.

그래서 지연가닥에 조립도 다 했고요. 전체적인 내용이네요. 전체적인 내용 한번 쭉 보겠습니다. DNA 질화제, 우리 토포 아이소머레이즈 2라고 했죠. 토포 아이소머레이즈가 일단 초나선을 제거합니다. 초나선을 제거합니다. 헬리케이지는 수소결합을 떼어내면서 DNA 이중가닥을 풀어주죠. 그리고 풀어진 DNA 중간에 다시 붙는 것을

막기 위해서 외가닥 결합 단백질이라는 것이 좋고요. 그리고 3'OH를 제공해줄 프라이머가 필요하죠. RNA 프라이머가 만들어지고 붙습니다. 그리고 새로운 합성은 DNA 폴리브레이즈 3가 합성을 하고요. 그리고 합성의 방향성이 있기 때문에 선도가닥과 지연가닥이 나타납니다. 선도가닥은 헨리 케이지가 풀어주는 방향으로 합성되는 가닥.

밑에 그림에서는 헬리케이지가 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 풀어주고 있죠. 그래서 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 가는 이 가닥. 아래쪽 가닥. 여기가 선도가닥입니다. 반대쪽 가닥은 지연가닥이고요. 그리고 지연가닥에서는 헬리케이지가 풀어준만큼 프라이머가 만들어지고 절편이 계속 만들어지죠. 그래서 그 절편, 작은 조각들을 우리는

오카자키 절편이라고 합니다.

그리고 그 절편들은 나중에 다시 하나로 합쳐줘야 돼요. 그래서 RNA 프라이머를 제거하고 DNA로 채워놓고 그 다음에 라이게이지가 연결해주고 이런 과정이 필요합니다.

DNA 라인에이징까지 나오죠. 이렇게 하면 DNA 복제를 우리가 봤고요. 그리고 세균과 같은 원형의 DNA를 가지고 있는 경우에 양방향 복제로 DNA 합성 시간을 단축할 수 있다. 이렇게 볼 수가 있습니다. 전체는 어느 한쪽 방향도는 양쪽 방향으로 일어날 수 있다. 그래서 하나의 DNA에 두 개의 복제 관련점이 생기게 되고 전체적인 복제 속도는 두 배가 된다.

양쪽으로 협상하는 것입니다. 복제가 한 방향으로 또는 양 방향으로 일어나는 가는 그 개체의 종에 헬리케이지가 오리진으로부터 양 방향으로 이동할 수 있는 가에 달려있다. 밑에 보면 헬리케이지가 두 개가 보입니다. 이렇게 두 개가 보입니다. 하나는 오른쪽으로 불어주고 있고, 하나는 왼쪽으로 불어주고 있고 그래서 처음에는 이 중간에서부터 시작했을 거예요. 이 중간에서부터. 그래서 자 오른쪽 방 한번 볼게요

오른쪽으로 풀어주니까 오른쪽으로 합성하는 가닥이 아래쪽에 형성되었습니다. 위쪽에는 지연 가닥이 오카자키 절편을 이루면서 작게 작게 만들어지고 있죠. 반면에 반대쪽 볼게요. 헨리케이지가 오른쪽에서 왼쪽으로 가면서 풀어주고 있습니다. 그러면 왼쪽으로 가는 방향이니까 위쪽 가닥이 선도 가닥이죠. 그리고 아래쪽 가닥이 반대쪽으로 가면서 오카자키 절편이 만들어집니다.

전체적으로 봤을 때 뭔가 좀 바뀌어있죠? 아래쪽만 보면 오른쪽 반은 선도가당, 왼쪽은 지연가당. 나중에 다 연결되긴 할 겁니다. 위쪽만 보면 왼쪽이 선도가당, 오른쪽이 지연가당. 또 나중에 연결될 겁니다. 이렇게 양방향 복제가 될 수도 있습니다. 그래서 맨 마지막 점에 모든 진액 생물과 세균 바이러스는 양방향 복제를

가능하게 해주는 헬리카제를 가지고 있다. 이렇게 나와 있고요. 그래서 DNA의 반보존족 복제를 쭉 봐고요. 자, 그 다음에 '선형 염색체 말단'의 복제는 특별한 문제에 직면한다 라는 소제목이고 '선형 염색체 말단' 이렇게 그냥 쭉 길게 생기는 동그랗게 끝이 연결되는 애 말고 길게 생기네'를 말하고 있습니다. 자, 밑에 보면 '대장균의 염색체의 복제는 복제 기점인 반대편에서 종겨된다' '대장균은 원형이기 때문에'

하지만 밑에 보면은 선형 염색체 발달에서는 RNA 프라이머가 DNA로 교체를 위해 제거될 때 문제가 발생한다. RNA 프라이머가 DNA로 교체될 때. 자 밑에 먼저 볼게요. 이곳에는 DNA 중화표소가 확장할 3'OH 말단이 없다. 때문에 이 단위가닥 틈은 이중가닥 DNA로 전환될 수 없다. 그림상에 여기를 볼게요.

빨간색 RNA 프라임입니다.

여기 원래 잘라내고 새로운 가닥을 붙여주죠. 근데 만약에 RNA 프라임어가 중간쯤에 있었으면 이 부분을 잘라내고 그 앞에 있는 3'OH 아니면 RNA 이면 요즘에 DNA상에 존재하는 3'OH 있죠. 그래서 이걸 잘라내도 3'OH가 있기 때문에 새로운 DNA로 채워 놓을 수 있습니다. 그런데 이쪽 부분은

이 부분을 잘라내면, 3'가 존재해야지 새로운 가닥을 채워 넣을텐데, 너무 말단이기 때문에 그걸 하지 못한다는 겁니다. 그래서 이렇게 빈 공간이 생겨버려요. 너무 작은 공간이기 때문에, 그래서 점점 짧아지는 거예요.

끝이 짧아집니다. 자 그래서 밑에 보면 그 틈에 있는 유전정보는 다음 복제주기에 소실된다. 점점 짧아지니까. 반복되는 주기를 통해 말단 근처에 있는 유전자들이 거의 소실될 때까지 말단은 점점 짧아진다. 계속 계속 짧아집니다. 이러한 말단 복제 문제점은 끝이 없는 원형 디엔에에서는 일어나지 않는다.

그러니까 선형 DNA에서만 일어납니다. 끝이 점점 짧아집니다.

이름을 보면 많이 들었을 거예요. 텔로미어 뒤쪽에 있습니다. 알단소체 텔로미어

텔로미어, 말단 부분은요. 원래는 말단소체는 핵산 분해 효소로부터 DNA의 말단을 보호하고 말단의 안정성을 더해주는 소열이라고 되어 있습니다. DNA 끝이 노출되어 있으니까 엑소, 뉴클레이지 같은 애들이 오면 잘라버리겠죠. 그거를 못하게 하기 위해서 보호해주는 역할을 하고 있습니다. 말단소체는 세포의 수명을 결정하는데 중추적인 역할을 하는 것으로 여겨진다. 그래서 우리가 텔로미어가 점점 짧아지고 있다. 텔로미어가 짧아지면 죽을 때가 됐다. 그런 말을 하잖아요.

밑에 보면 세포 분열에 의해 말단소체가 너무 짧아지면 짧아지면 세포는 스스로 죽습니다. 말단소체가 너무 짧아지면 세포는 스스로 죽어버려요.

이태는 말단소체 부분을 선형 DNA에서 끝부분을 말단소체라고 하고요. 풀어서 보면 이렇게 있습니다. 그리고 세포가 점점 분열을 하면서 한 개, 두 개, 네 개 되면서 말단이 파란 부분이 점점 짧아지죠. 점점 짧아집니다. 그래서 세포가 오래 계속 분열하다 보면 결국 늙어서 죽는 거죠. 자, 그런데 이거를 이제 방지해주는

말단소체를 복원해주는 효소가 있습니다. 점점 짧아지는 텔로미어를 다시 늘려주는 효소. 말단소체 복원효소 텔로머레이즈라고 하고요. 텔로머레이즈는 비암호화 RNA 형태의 주형가닥을 가지고 있다. RNA 형태의 가닥을 가지고 있습니다. 그래서 그림상에 텔로머레이즈 보면요. 요

동그란색과 이 부분까지가 텔로모네이즈입니다. 이게 RNA가닥입니다. 효소가 RNA가닥을 가지고 있습니다. 이 말단 부분을 어떻게 연장시켜주냐면 아래쪽 가닥이 점점 짧아지는 거잖아요. 아래쪽 가닥을 채워놓을 수 없는 상황이잖아요.

그래서 이걸 채워 넣기 위해서 먼저 위쪽 가닥을 늘려 버립니다. 위쪽 가닥을 쭉 늘려 가지고 위쪽 가닥을 쭉 늘린 다음에 그러면 이제 충분히 늘어나면 충분히 늘어나면 RNA 프라이머가 늘어난 구간에 붙어서 3' OH를 제공하고 새로운 가닥이 그 뒤에 막 붙다 보면 아래쪽 가닥이 늘어나겠죠. 이런 원리입니다. 그래서 먼저 위의 쪽 가닥을 늘리기 위해서

위쪽 가닥에 상부쪽으로 붙어가지고요. 이렇게 되면은 여기가 초록색으로는 안 보는데 보라색으로 붙일 수 있습니다. 여기가 여기가 계속해서 늘어날 수가 있겠죠. 이렇게 새로운 가닥을 붙일 수 있습니다. 이렇게 늘리고 그 다음 늘어나면 한 번 더 옆으로 이동해서 더 늘립니다. 여기 또 이동했죠. 더 들립니다.

위쪽 가닥을 엄청 길게 늘린 다음에 위쪽 가닥이 충분히 늘어났고 프라이머가 붙고 새로운 가닥을 합성할 수 있을 정도의 길이가 되면 여기 보면은 이거 보라색으로 바뀌었죠 이거 DNA 폴리머레질이 있죠 여기에 시발체 RNA 프라이머가 붙고 5에서 3방향으로

새로운 가닥을 붙이겠죠

이렇게 그러면 아래쪽 가닥도 늘어난 겁니다. 이렇게 위쪽 가닥을 더 늘려 가지고 아래쪽 가닥을 채워 넣는 이런 방식으로 말단소체를 복원을 합니다. 이게 텔러브레이즈. 두 번째 점 보면요. 한 번에 말단소체 복원소 결합 반응에서 특정 반복 서열의 DNA가 추가된다. 이게 좀 위에 쪽 가닥이 추가되는 거예요. 그리고 연장된 서열은 지연 가닥이 추가된다.

합산과 같이 DNA 중합 효소에 의해서 DNA로 전환된다. 그리고 말단소체 복원 효소 활성은 체세포에는 없습니다. 체세포는 텔로미아가 점점 짧아지다가 죽어야 돼요. 하지만 생식세포는요. 계속 유지를 해야 있죠. 그 숫자가 줄어들면 안됩니다. 생식세포는. 생식세포에서만 활성이 있습니다. 그리고 그리고 추가로 암세포에서도

그래서 암세포는 죽지 않죠. 텔로미아를 계속 연장시킬거니까. 그래서 나중에 문제가 되는겁니다. 텔로메리지까지. 정리는 다음 시간에 정리 한번 하고. 다음 시간에는 내일 있죠. 내일은 제가 특강에 있어서 오전에 수업시간에 겹치.

오늘 문의를 해서 다 했고요. 내일은 휴강을 하고 다음 주 목요일 2시간짜리죠. 일단 내일 휴강을 하겠습니다. 오늘은 여기까지 하겠습니다.