원핵 생물 DNA 복제 과정을 간략하게 설명했다.
1.DNA 이중 나선 나선형
DNA 복제 과정에서 이중 가닥 DNA 는 먼저 풀려 복제 포크를 형성하고, 복제 포크의 형성은 다양한 단백질과 효소를 포함하는 복잡한 복제 과정이다.
(1) 단일 체인 DNA 결합 단백질 (SSB DNA 단백질).
SsbDNA 단백질은 단일 체인 DNA 와 단단히 결합된 단백질입니다. 원핵 생물 ssbDNA 단백질은 DNA 와 결합할 때 시너지 효과를 낸다. 1 개 ssbDNA 단백질과 DNA 의 결합 용량이 1 이면 두 번째 SSB DNA 단백질의 결합 용량은103 에 이를 수 있다. 진핵세포의 SsbDNA 단백질은 단일 체인 DNA 와 결합될 때 이러한 효과를 나타내지 않는다. SsbDNA 단백질의 역할은 복제가 완료될 때까지 해독 효소의 단일 체인이 단일 체인 구조를 유지할 수 있도록 하는 것이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언) 복제 포크에 사량 체로 존재하며 단일 체인 복제 후 제거되고 재활용됩니다. 그래서 ssbDNA 단백질은 단지 단일 사슬의 존재를 유지하고, 해회전 작용을 하지 않는다.
(2)DNA 가수 분해 효소
DNA 해체효소는 ATP 를 가수 분해하여 이중 가닥 DNA 를 풀어 에너지를 얻을 수 있다. 이 체인 분해 효소 분해 ATP 의 활성성은 단일 체인 DNA 의 존재에 달려 있다. 이중 가닥 DNA 에 단일 가닥 끝이나 간격이 있는 경우 DNA 해체효소는 먼저 이 부분에 결합한 다음 점차 이중 가닥 방향으로 이동할 수 있습니다. 복제 과정에서 대부분의 DNA 해선효소는 지연 템플릿의 5'-> 3' 방향으로 이동할 수 있으며, 복제 포크가 진행됨에 따라 소수의 해선효소 (Rep 단백질) 만 3'-> 5' 방향으로 이동할 수 있습니다. 따라서 Rep 단백질과 특정 DNA 해체효소가 DNA 의 두 모사슬에서 함께 협력하여 쌍사슬 DNA 를 풀었다고 추측합니다.
(3)DNA 사슬 해제 과정
Dna 는 복제 전에 이중 나선일 뿐만 아니라 초나선 상태이며, 초나선 상태의 존재는 체인을 풀기 전에 필요한 구조 상태입니다. 체인 효소를 이해하는 것 외에도 대장균에 있는 DNA 단백질과 같은 특정 단백질이 있다 .. 일단 일부 이중 체인 DNA 가 바인딩 해제되면, 이 부분이 이중 체인으로 돌아가지 않도록 ssbDNA 단백질이 안정적으로 묶여 있는 단일 체인 DNA 가 있어야 합니다. 두 개의 단일 체인 DNA 복제의 시작 과정은 다르지만, 선행체인과 후속체인은 모두 RNA 프라이머를 필요로 하위 체인 DNA 합성을 시작합니다. 따라서 선행 체인과 후속 체인의 차이점은 복제 시작점부터 5'-3' 을 계속 합성하고 오카자키 조각을 형성하지 않는다는 것입니다. 반면, 후자는 복제 포크가 나타나면서 길이가 약 2-3 KB 인 오카자키 조각을 연속적으로 합성한다는 것입니다.
오카자키 단편과 반 불연속 복제
DNA 의 두 체인은 반평행이기 때문에 복제 포크 근처에서 풀린 DNA 중 하나는 5'-> 3' 방향이고 다른 하나는 3'-> 5' 방향이며 두 템플릿의 극성은 다르다. 알려진 모든 DNA 중합 효소의 합성 방향은 3'-> 5' 방향이 아니라 5'-> 3' 방향이므로 두 DNA 가 동시에 복제되는 문제를 설명할 수 없다. 일본 학자 오카자키 등은 두 개의 DNA 사슬의 각 템플릿 합성 아기의 등속 복제 현상을 설명하기 위해 DNA 의 반불연속 복제 모델을 제시했다. 1968 에서 오카자키는 3H 디옥시틴으로 대장균을 단시간 표기해 DNA 를 추출했고, 트랜스젠더 후 과속 원심분리기로 많은 3H 표기된 DNA 를 오카자키 단편이라고 한다. 표기 시간을 연장한 후 오카자키 조각은 성숙한 DNA 체인으로 전환될 수 있으므로 복제 과정의 중간 산물이어야 합니다. 또 다른 실험은 DNA 복제 과정에서 먼저 작은 조각, 즉 DNA 연결 효소의 온도에 민감한 돌연변이를 테스트한 결과, 연결 효소가 작동하지 않는 온도에서 많은 작은 DNA 조각을 축적했다는 것을 증명했다. 이는 DNA 복제 과정에서 적어도 하나의 사슬이 먼저 짧은 조각을 합성한 다음 연결 효소 사슬이 거대 분자 DNA 가 되었다는 것을 보여준다. 일반적으로 원핵 생물의 오카자키 단편은 진핵 생물보다 길다. 심층 연구에 따르면 선행체인의 연속 복제와 후행체인의 비연속 복제는 생물학에서 보편적으로 존재하기 때문에 DNA 이중 나선의 반불연속 복제라고 불린다.
3. 복사 시작 및 종료
모든 DNA 복제는 고정된 시작점에서 시작되며, DNA 중합 효소는 처음부터 DNA 체인을 합성하지 않고 기존 DNA 체인만 확장할 수 있습니다. 새로운 DNA 의 복제는 어떻게 형성됩니까? 대량의 실험 연구에 따르면, DNA 복제에서 RNA 중합 효소는 일반적으로 DNA 템플릿에서 RNA 프라이머를 합성한 다음, 중합 효소는 RNA 프라이머의 3' 끝에서 새로운 DNA 체인을 합성한다. 주 체인의 경우, 이 개시 과정은 비교적 간단하다. RNA 프라이머가있는 한 DNA 중합 효소를 합성 할 수 있습니다. 아래 체인의 경우 시작 과정이 비교적 복잡하여 다양한 단백질과 효소가 필요하다. 후속 체인의 시작 프로세스는 I nitiator 가 수행합니다. 개시제는 6 가지 단백질로 이루어져 있는데, 전개시제나 전구체는 이 6 가지 단백질을 결합하고, 개시효소나 프라이머 가공효소와 함께 조립해 개시제를 형성한다. 기관차처럼, 시작자는 사슬이 갈라진 방향을 따라 간헐적으로 템플릿에 후행사슬이 있는 짧은 유인물 RNA 체인의 생성을 트리거한 다음 다음 다음 유인물이나 오카자키 조각을 만날 때까지 DNA 중합 효소 III 의 작용으로 DNA 를 합성한다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언) RNA 프라이머는 RNase H 에 의해 분해되고, 격차는 DNA 중합 효소 I 로 채워지며, 두 개의 오카자키 조각이 DNA 연결 효소에 의해 연결되어 거대 분자 DNA 를 형성한다.
(4) 텔로미어 및 텔로 머라 아제
194 1 년, 인디언 미국인 Mc Clintock 은 염색체 끝에 특별한 구조인 텔로메레가 있어야 한다는 텔로미어 가설을 제시했다. 현재 염색체 텔로메레에는 최소한 두 가지 기능이 있는 것으로 알려져 있다. 1 염색체 끝을 손상으로부터 보호하고 염색체 안정을 유지한다. ② 핵 섬유층과 연결되어 염색체가 위치할 수 있게 한다.
DNA 복제 과정을 이해한 후 과학자들은 1970 년대 DNA 복제 과정에서 새로운 체인 5' 끝의 RNA 유인물이 제거된 후 간격이 어떻게 메웠는지 의문을 제기했다. 채우지 않으면 DNA 가 복제될 때마다 짧아진다. 예를 들어, RNA 프라이머가 제거되면 오카자키 조각은 DNA 중합 효소 I 합성 DNA 로 채워지고 DNA 연결 효소에 의해 완전한 사슬로 연결됩니다. DNA 중합 효소 I 가 DNA 합성을 촉매할 때, 헤엄쳐야 하는 3'-OH 는 유인물로, 마지막 남은 자사슬의 5' 는 채울 수 없어 염색체가 좀 짧아졌다.
정상적인 체세포에서 염색체 효소가 복제되면 텔로메레가 짧아지는 것이 흔하다. 텔로메레가 일정 임계값 길이로 짧아지면 세포가 노화에 들어간다는 경보가 내려질 것으로 추정된다. 아마도 세포가 자신의 염색체가 너무 짧아졌다고 판단할 때 분열이 중단되어 정상 체세포의 수명이 어느 정도 제한될 수 있습니다. 그러나 암세포에서는 염색체의 텔로메레가 일정한 길이를 유지한다. 왜요 이는 DNA 복제 후 염색체 끝의 짧은 부분에 텔로메라제, RNA 를 함유한 효소가 템플릿의 문제와 유인물의 문제를 모두 해결했기 때문이다. 텔로메라제 활성은 생식세포와 암세포의 85% 에서 검출되었지만 정상 체세포에서는 검출되지 않았다. 1990 년대 중반에 Blackburn 은 처음으로 원생동물에서 텔로메라제 유전자를 복제했다.
텔로메라제는 암세포에서 활발하게 활동하며 암세포를 분열시키고 증식시킬 수 있을 뿐만 아니라 암전 세포나 이미 암이 된 세포가 추가 돌연변이를 축적할 수 있는 시간을 제공합니다. 복제, 침범, 최종 전이의 능력을 높이는 것과 같습니다. 이와 함께 암세포의 텔로메라제 활성화를 억제함으로써 암을 치료하는 텔로메라제를 개발했다.
진핵세포 DNA 끝의 구조적 특징에 대해 1978 에서 Blackburn 은 원생동물 사막 (섬모충의 일종) 을 예로 들었다. ① 지그재그 머리핀 고리; C 와 A 반복으로만 구성된 간단한 시퀀스 (C4A2) 20 ~ 70 ③ 체인에 새겨진 자국이 많다.