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| 물질 | 핵산 / 단백질 / 뉴클레이스(효소) | ||||
| 기술 | 중합 효소 연쇄 반응 / DNA 수선(V(D)J 재조합) | ||||
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1. 개요
DNA 수선(DNA Repair)은 손상된 DNA의 특정 서열을 수선하는 모든 방법론을 총칭하는 것으로 유전체 편집의 한 얼개이다.2. 분류
크게 DSB된 DNA를 그냥 붙이는 방법과 새로운 서열을 추가해 붙이는 방법으로 나뉜다.2.1. 동형방식수선
동형방식수선(homology directed repair, HDR)은 DNA 가닥을 수선하는 방법중 가장 흔히 쓰이는 방법중 하나로써, DNA의 상동 서열을 이용한 것인데, 끊어진 DNA 상동 가닥 말단 (blunt end) 사이에 원하는 DNA 가닥을 중합효소로 전사하여 붙이는 수선 방법이다.
먼저 특정 단백질에 의해 끊어진 상동 이중 가닥에 단백질 복합체가 붙어서 특정 효소와 함께 불필요한 각 말단의 일부분을 제거해 단일 가닥을 만든다. 이때 합성을 위한 단일 가닥을 생성하는 도중 관련없는 단일 가닥에 변형이 잃어나지 않도록 보호해주는 작용이 필요한데, RPA라는 단백질을 사용해서 DNA 단일 가닥을 둘러싸서 단백질 복합체가 필요없는 DNA 가닥을 제거할 때 단일가닥도 같이 제거되지 않도록 한다. 합성이 시작될 무렵 중합효소의 원활한 합성과정을 위한 주형 생성을 위해 DNA 단일 가닥으로 중합효소를 넣을 수 있는 단백질인 Rad-51[1]로 대체되고, PCNA라는 단백질에 의해 중합효소가 단일가닥에 붙음으로써 중합효소가 임의의 DNA와 단일 가닥간 전사가 됨으로써 새로운 서열을 가진 mRNA를 특정 상동 이중 가닥의 말단과 합성되게 되어 DNA가 수선된다. 이때 사진에 나온 것처럼 단백질에 의한 단일가닥과 임의의 DNA간 전사방법은 다양하다.
Crispr-cas9에서 단백질 cas9와 sgrna를 이용하여 지정한 가닥 부분을 전사한뒤 DSB 후 쓰이는 수선 방법중 하나로 매우 중요하다.
2.2. 비상동말단연결
비상동 말단 연결(Non-Homologous End Joining, NHEJ)은 끊어진 이중 가닥(DSB)된 DNA 사이를 라이게이스와 여러 효소를 이용해서 그대로 연결하는 수선방법으로써 가장 흔히 사용되는 DNA 수선 방법중 하나이다. NHEJ는 효소&단백질 복합체의 종류에 따라 A-NHEJ, B-NHEJ와 C-NHEJ, MMHJ, 대안 NHEJ등으로 나뉜다. 당연하게도 관여하는 효소가 다르기 때문에 이들 사이에서도 수선 속도의 차이가 존재한다.NHEJ계열 수선방식의 수선 단백질 결합에 관한 안정화 단계에 사용되는 단백질은 위의 HDR문단에서 언급했던 RAD 계열 단백질도 쓰이는등 종류가 다양하지만, 또다른 수선 단계 안정화 단백질인 Ku 70/80도 쓰인다. DSB된 DNA에 KU/70&80이라는 단백질을 상하 말단에 붙여 수선에 직접적으로 관여하는 여러 종류의 효소와 단백질 복합체들이 잘 결합되도록 한뒤 특정 효소와 단백질 복합체인 DNA-pKCS가 DNA 말단을 안정화시키면 라이게이스가 DNA 말단에 붙어 끊어진 DNA 이중 가닥을 그대로 이어 붙인다.
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[1] Rad5n은 유전자 Rad-5n으로부터 부호된 DNA 수선 단백질이다.