중합 효소의 비교

1. 대장균 ( 원핵세포 )의 DNA 중합효소

1. DNA polymerase Ⅰ ( Pol Ⅰ) : 3종류의 촉매 활성을 가진다.

(1) 5` → 3` polymerase activity : DNA 복제 시 RNA primer 영역을 DNA로 대체하는 역할 ( nick translation )

(2) 3` → 5` exonuclease activity : 교정판독 기능

(3) 5` → 3` exonuclease activity : DNA repair, RNA primer 제거, nick translation

2. DNA polymerase Ⅱ ( Pol Ⅱ ) : back up 효소

3. DNA polymerase Ⅲ ( Pol Ⅲ ) : 10종류 이상의 polupeptide로 이루어져 있다.

(1) 복제 시 leading strand와 lagging strand에서 DNA 합성을 촉매한다. 초당 1000bp를 중합한다.

(2) 중합과 교정 판독 기능을 소유한다. 선도 사슬과 지연 사슬에서 중합 기능으로 대부분의 DNA 합성을 담당한다.

 

2. Klenow fragment

DNA 중합효소 Ⅰ 을 단백질 가수분해 효소로 절단하면 Large submit와 Small submit로 나누어지는데 Large Submit을 Klenow fragment라 한다. Large Submit는 중합, 교정 판독( 3` → 5` exonuclease의 기능 )기능이 있고, Small Submit는 nick translation( 5` → 3` exonuclease의 기능 )기능이 있다.

3. 진핵세포의 DNA polymerase

1. DNA polymerase α : 지연 사슬의 합성을 위한 primer를 합성한다. 그러나 3` → 5` exonuclease 활성은 없다.

2. DNA polymerase δ : 원핵세포의 DNA 중합효소 Ⅲ과 비슷하게 선도, 지연 사슬을 합성하고 3` → 5` exonuclease 활성을 가져 교정 능력이 있다.

3. DNA polymerase β : DNA repair 기능을 수행한다. 세포 분열과 상관없이 항상 활성을 가진다.

4. DNA polymerase γ : 미토콘드리아 DNA replication을 수행한다. 3` → 5` exonuclease 활성을 갖는다.

5. DNA polymerase ε : DNA 수선이 이루어지는 과정에서 DNA 중합효소 δ 의 기능을 대체한다. 또한 지연 사슬에서 오카자키 조각의 primer를 제거할 것으로 추측된다.

4. 선도 사슬과 지연 사슬

1. 5` → 3` 으로 정상적으로 복제가 일어나는 딸 사슬을 선도 사슬이라고 하며, 짧은 절편을 만들어 잇는 방식으로 복제가 일어나는 딸 사슬을 지연 사슬이라 한다.

2. 선도 사슬에서의 복제를 연속적 복제라고 하고, 지연 사슬의 합성을 불연속적 복제라고 한다.

3. 복제의 방향성 때문에 지연 사슬이 만들어진다.

5. DNA 리가아제

DNA 중합효소 Ⅰ 은 오카자키 절편의 RNA 프라이머를 떼어내고 그 자리에 계속해서 DNA 복제를 하게 되는데, 마지막 남은 틈( nick )은 리가아제( ligase )라는 효소가 연결해준다. ATP가 필요하다. ( 대장균의 경우 NAD )

6. 복제의 종결 

1. Ter ( Terminus 유래 )

(1) E.coli 염색체의 두 복제 분기점은 Ter라 불리는 20개 염기쌍 서열을 함유한 종결 부위에서 만난다.

(2) Ter 서열은 복제 분기점이 들어올 수 있으나 나갈 수는 없게 한다.

(3) Ter 서열은 Tus( Terminus utilization substance ) 단백질의 결합 자리이다.

2. Tus - Ter 복합체 : 한 방향에서 오는 복제 분기점만을 정지시켜 중복 복제를 제어 한다.

3. Catenane

(1) 두 개의 위상학적으로 연결된 구형 염색체

(2) topoisomerase Ⅳ 가 분리( decatenation )하여 두 개의 복제 산물이 형성된다. 이 과정을 decatenation이라 한다.