커뮤니티 > 미생물이야기



미생물이야기 DNA가 복제되기 위해서는 Helicase효소와 APT에너지 물질을 사용한다.
2013-08-14 15:59:27
이엠생명과학연구원

단세포 생물인 경우에는 자손을 만들 때 몸을 절반씩 둘로 쪼개든지 혹은 몸의 일부가 혹처럼 자라나서 분리되는 형태를 가지는데 이 과정에서 DNA를 두벌로 복제 (replication)하여 새로 생성된 세포에 한벌을 전달한다. 따라서 이 경우에 모세포와 새로 생긴 딸세포 (아들이 아니고 왜 하필 딸인지 모르지만, 생물학의 습관상 그냥 딸세포라고 부른다)는 정확히 같은 유전정보를 가진다. 다세포 생물이 개체의 세포수를 늘릴때는 체세포분열 과정을 거치는데, 이 때에도 원래 세포에 포함되어 있던 유전정보들이 두벌로 복제되어 새로 생긴 세포에 전달된다. 따라서 기본적으로 체세포분열은 박테리아가 분열하는 것과 개념적으로는 동일하다. 

DNA는 원래 이중나선의 구조를 이루고 있으므로, DNA가 복제되기 위해서는 일단 두가닥의 DNA가 풀어져서 외가닥으로 되는 과정이 필요한데 이때 작용하는 효소는 헬리카제 (helicase)이며, 작용에 필요한 에너지를 얻기위해 생체 에너지 물질인 ATP를 사용한다. 이렇게 형성된 각각의 외가닥을 틀로 하여 상보적인 염기서열을 도입하여 새로운 가닥의 DNA을 합성하는 효소는 DNA 폴리머라제 (polymerase) 또는 레플리카제 (replicase) 라고 부르는데, DNA 폴리머라제의 경우에는 DNA 복제 뿐만 아니라 손상된 DNA를 수리하는데도 작용한다는 차이점이 있다. 

 

DNA 복제 그림

 

한편, DNA는 항상 전체 가닥이 노출되어 있는 것이 아니라 이중나선외에 추가적인 나선꼬임으로 수퍼코일을 이루며 차곡차곡 접혀있다. 수퍼코일의 추가적인 나선 꼬임이 도입되기 위해서는 일부 DNA 가닥이 일시적으로 끊어졌다가 다시 연결되는 작업이 불가피한데 이 과정에서 작용하는 효소가 topoisomerase이다. 일시적인 절단이 한가닥의 DNA에서만 일어나는 경우 I 형이라 하고, 두가닥에서 동시에 일어나는 경우 II 형으로 분류하는데, II형의 경우 DNA 자이레이스 (gyrase) 라고도 불린다. 이들 효소의 작용에 따라 DNA는 서열은 동일하지만 위상이 달라진 위상 이성질체를 이룬다. 따라서 DNA 복제나 발현이 일어나 특정 부위의 수퍼코일이 풀려서 노출되어야 하는 경우 반드시 이들 효소의 도움이 필요하다. 이 효소들은 재조합 (recombination) 과정에서도 중요한 역할을 담당한다. 

다세포생물들 중에도 몸의 일부가 떨어져 나와 새로운 개체로 자라는 경우에는 박테리아의 방법과 다를게 없다. 그러나, 암수가 구분되어 있는 다세포 생물이 자손을 만들때에는 다소 복잡한 과정을 거치게 된다. 우선 부모는 각각 자신의 유전정보의 절반을 포함하고 있는 정자 혹은 난자 등의 생식세포를 만든다. 부모의 생식세포가 결합하여 형성되는 최초의 수정난은 오로지 하나의 세포이면서 단 한벌의 유전정보 DNA를 가지고 새생명을 시작한다. 타조라면 수박만한 수정란의 형태이며, 사람이라면 엄마 뱃속의 바늘끝 만한 수정란의 형태이지만 단 한벌의 DNA을 포함하고 있다는 점에서는 동일하다. 수정난은 처음 한동안 암세포처럼 정신없이 분열을 시도하여 세포의 개수를 늘린다음 어느 단계에 이르면 유전정보를 활용하여 다양한 단백질을 합성하여 필요한 기관들을 만들어 나간다. 타조알이라면 알속에 포함된 영양물질을 사용할 수 있을테고, 사람이라면 태반을 통해 영양분을 공급받기는 하겠지만 기본적인 설계도는 오로지 원래의 DNA에만 의존하는 것이다. 즉, 사람이라면 단 1m에 불과한 한가닥 (사실은 두가닥이지만) 끈 속에 개체를 형성하는 모든 정보가 포함되어 있다. 놀라운 일이다.





대전광역시 유성구 문지동 KAIST문지캠퍼스강의동L605호 대표이사:(원장)서범구 사업자번호:314-86-01479
전화번호:1800-0250 팩스번호:07074559748 관리자이메일:puom9@naver.com
이엠생명과학연구원. All Rights Reserved