세포 분열 과정에서 어떻게 DNA가 복제될까요?
안녕하세요. 최근에 생명과학 쪽을 공부 중인 사람입니다.
DNA 공부하다 문득 세포 분열 과정에서는 DNA가 어떻게 복사되는걸까요??
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
DNA 분자의 두 개의 염기 서열을 끊어주어 DNA 분자가 열리게 합니다. 이는 DNA 분자를 열어서 두 개의 단일 가닥을 만드는 과정으로, 해밀턴 주석이 이를 담당합니다. 복제가 시작되기 위해 각 단일 가닥에는 RNA 분자인 프라이머가 결합됩니다. 프라이머는 새로운 DNA 연쇄를 합성하기 위한 시작점으로 작용합니다. 프라이머와 결합된 DNA 분자의 단일 가닥 위에 새로운 DNA 연쇄를 합성합니다. DNA 폴리메라아제는 DNA 분자의 5' 방향에서 3' 방향으로만 합성이 가능하므로 한 쪽 단일 가닥에는 연속적으로 합성이 이루어집니다. 다른 쪽 단일 가닥은 연속적인 합성이 어렵기 때문에 분리된 작은 조각들로 합성되며, 이들이 나중에 다시 이어져 완전한 DNA 연쇄를 형성하게 됩니다.
안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.
세포 분열 과정에서 DNA 복제는 세포 주기의 S 단계에서 일어납니다. DNA 이중 나선 구조에서 나선을 해제하고, DNA 복제 효소인 DNA 폴리머라아제가 양쪽 나선에 붙어 새로운 염기로 채워지면서 복제됩니다. 이 과정에서 오류가 발생할 경우, DNA 복제 효소인 엑소뉴클레아제가 이를 수정합니다. 이러한 과정을 통해 세포 분열 시 자식세포가 원래 세포의 동일한 유전 정보를 가지게 됩니다.
세포주기는 크게 간기와 분열기로 나누어집니다. 간기는 세포주기의 약 90%를 차지하고 있는 시기이며, G1 -> S -> G2기의 순서로 진행이 됩니다. 이때 DNA의 복제는 S기에 진행이 됩니다. DNA는 이중나선구조를 이루고 있기 때문에 우선 DNA polymerase가 결합하기 위해서는 이중가닥이 단일가닥으로 풀어져야 하는데요, 이 역할은 헬리케이즈라는 단백질이 합니다. 이후 짧은 RNA 서열인 프라이머가 DNA의 양 가닥에 결합하고 나면, 3'-OH에 DNA polymerase가 상보적인 염기를 하나씩 이어나가는 방식으로 진행이 됩니다. DNA의 복제는 항상 5' -> 3' 방향으로만 진행이 되는데요, 복제 과정에서 잘못된 염기가 결합했을 경우에는 DNA polymerase의 3' -> 5' 방향으로의 exonuclease 기능을 통해 잘못된 염기를 제거하고 다시 복제를 진행합니다.