DNA 회복

 

 DNA는 다른 분자들처럼 다양한 화학반응을 겪을 수 있습니다. 그러나 DNA는 세포 유전체의 영구적인 사본으로서 독특하게 사용되기 때문에, 그 구조의 변화는 RNA나 단백질과 같은 다른 세포 구성성분들의 변화에서보다 훨씬 더 큰 결과를 초래합니다. 돌연변이는 DNA 복제 동안 잘못된 염기의 병합으로부터 생길 수 있습니다. 또한 DNA에 여러 가지 화학적 변화들이 자연발생적으로 혹은 화학물질 또는 방사능에 노출된 결과로 일어납니다. 그러한 DNA의 손상은 복제나 전사를 차단할 수 있으며, 세포 증식의 관점으로부터 받아들여질 수 없는 결과인 높은 빈도의 돌연변이를 초래할 수 있습니다. 그러므로 세포는 유전체의 통합성을 유지하기 위하여 손상된 DNA를 회복하기 위한 기전을 진화시켜야 했습니다. 이러한 DNA 회복기전은 2가지 일반적인 부류로 나뉠 수 있습니다. (1) DNA 손상을 초래한 화학반응의 직접적인 원상회복, (2) 손상된 염기의 제거 후 새롭게 합성된 DNA로 교체. 

 

 

 

DNA 손상의 직접적인 원상복구

 

@ nucleotide excision repair

 

 대부분의 DNA 손상은 손상된 염기를 제거한 다음 절단된 부위를 재합성함으로써 회복됩니다. 그러나 일부의 DNA 손상은 직접적인 원상복구에 의해 회복될 수 있는데, 이는 빈번히 일어나는 특이적 형태의 DNA 손상을 다루는 보다 효율적인 방법이 될 수 있습니다.

 자외선은 DNA 손상을 일으키는 주요한 요인들 중의 하나이며 또한 회복 기전 측면에서 가장 상세히 연구된 형태의 DNA 손상입니다. 이의 중요성은 태양광 자외선에 대한 노출이 사람에 있어서 거의 모든 피부암의 원인이란 사실로 설명됩니다. 자외선에 의해 야기되는 주요 형태의 손상은 피리미딘 이량체의 형성인데, 이는 동일한 DNA 가닥 위의 서로 인접한 피리미딘들이 5번과 6번 탄소 사이의 이중결합의 포화로 생기는 환성부탄고리의 형성에 의해 연결된 것입니다. 그러한 이량체의 형성은 DNA 사슬의 구조를 뒤틀리게 하여 손상부위를 지나는 전사나 복제를 차단하기 때문에, 이들의 회복은 세포가 자외선 방사선 조사에서 생존할 능력과 밀접히 관련되어 있습니다. 자외선에 의해 야기된 피리미딘 이량체를 회복하는 한 가지 기전은 이량체 반응의 직접적인 원상복구입니다. 이러한 과정은 가시광선 유래 에너지가 환상 부탄 고리 구조를 파괴하는 데 사용되기 때문에 광회복(photoreactivation)이라고 부릅니다. 원래의 피리미딘 염기는 DNA에 남아 이제 정상적인 상태로 복귀됩니다. 광회복에 의한 피리미딘 이량체의 회복은 대장균, 효모, 그리고 식물과 동물의 일부종들을 포함하는 다양한 원핵세포와 진핵세포에 공통적입니다. 

 

 

 

 또 다른 형태의 직접회복은 알킬화제와 DNA 사이의 반응결과 생기는 손상을 다룹니다. 알킬화제는 DNA 염기에 메틸기 또는 에틸기를 전달하여 염기를 화학적으로 변형시킬 수 있는 반응성 화합물입니다. 특히 중요한 한 형태의 손상은 구아닌의 O6 위치의 메틸화인데, 이는 생성물인 O6-메틸 구아닌이 시토신 대신 티민과 상보적인 염기쌍을 형성하기 때문입니다. 이러한 손상은 O6-메틸 구아닌으로부터 활성 부위의 시스틴 잔기에 메틸기를 전달하는 효소에 의해 회복될 수 있습니다.