DNA 복제

상보적인 염기쌍을 형성하게 하는 복제 방식에는 다음 3가지 방식이 제시되었다.

보존적 복제, 반보존적 복제, 분산적 복제

1. DNA 복제가 반보존적 복제임을 증명한 실험

1958년 Meselson과 Stahl의 실험

1. 염화 세슘 ( CsCl )을 사용하는 밀도구배 원심분리를 이용해서 밀도가 다른 DNA를 분리할 수 있다.

2. Meselson과 Stahl은 질소 동위원소 ( 15N )로 표지한 대장균을 보통의 질소( 14N )가 포함된 배지에서 한 세대 이상 배양한 다음 매 세대 DNA 밀도를 분석하는 실험을 수행하였다.

(1) 만일 복제가 보존적이라면, DNA 복제가 한 번 진행된 후 ( 한 세대가 지난 후 )에는 두 가닥의 무거운 모사슬 ( heavy/heavy parental DNA, H/H )이 CsCl 농도 경사에서 별개의 띠로 나타날 것이다. 따라서 2개의 밴드가 형성될 것이다.

(2) 반면 복제가 반보존적이라면, DNA 복제가 한 번 진행된 후  ( 한 세대가 지난 후 )에는 각각의 무거운 모사슬이 가벼운 새 사슬을 하나씩 가지게 되며 ( heavy/light hybrid doubles, H/L ), 이러한 H/L 잡종 이중사슬 밀도는 H/H 모사슬 DNA와 L/L DNA의 중간이 되는 지점에 띠로 나타날 것이다. 따라서 1개의 밴드가 나타날 것이다.

(3) 실제로, 제2세대 DNA는 잡종 ( H/L )띠와 가벼운 ( L/L )띠가 1 : 1로, 그리고 제3세대에는 1 : 3으로 분포하는 것을 확인하였고, 이러한 결과는 반보존적 복제의 예상 결과와 일치하였다.

2. DNA의 합성

1. DNA의 단위체인 dATP, dGTP, dTTP, dCTP의 2개의 인산기에 존재하는 고에너지 결합이 끊어지면서 뉴클레오타이드 사이의 강한 공유결합 ( 인산 이 에스테르 결합 )형성에 이용된다. 3 인산 중 가장 안쪽의 인산은 그대로 남아있고 바깥쪽의 두 인산기는 pyrophosphate로 방출된 후 다시 orthophosphate로 분해되어 역반응을 억제한다.

2. 합성은 첫 번째 뉴클레오타이드의 데옥시리보스의 3`- OH기가 두 번째 뉴클레오타이드의 5`인산과 반응하여 인산 이 에스테르 결합을 형성함으로써 당-인산 골격을 만든다.

(1) DNA 합성은 반드시 5` 말단→3` 말단으로 일어난다. 3`→5`로 합성 시 교정할 때 에너지가 별도로 유입되어야 하므로 불리하다.

(2) 새로 들어오는 뉴클레오타이드의 종류는 주형사슬의 뉴클레오티드와 상보적이다.

3. DNA 분자에서 자유로운 5`인산으로 끝나는 쪽을 5` 말단 ( 5` end )이라고 하고, 자유로운 3`- OH기로 끝나는 쪽을 3` 말단 ( 3` end )이라고 한다.

 

3. DNA 복제의 일반적인 특징

1. 복제가 일어나기 위해서는 반드시 모사슬이 분리되어야 하고, 분리된 가닥의 염기서열에 따라 상보적인 새로운 가닥이 합성된다.

2. 복제 시 한 가닥은 연속적으로, 다른 한 가닥은 불연속적으로 합성된다.

3. DNA 합성개시를 위한 프라이머로써 RNA 전구체( 10~12 뉴클레오타이드 )를 필요로 한다.

4. 복제는 복제개시점 ( 복제원점 )으로부터 양방향으로 진행된다.

5. 정확성 : DNA 중합효소의 교정판독 기능에 의해 이루어진다.