원핵의 DNA 복제 과정에서 지연가닥 합성 시 DNA polymerase 1이 필요한 이유는?
안녕하세요. 원핵생물의 DNA 복제 과정에서 지연가닥 합성 시 DNA polymerase 3 이외에도 DNA polymerase 1이 필요한 이유는 무엇인가요?
네, 말씀해주신 것과 같이 원핵생물의 DNA 복제 과정에서 지연가닥 합성 시 DNA polymerase I이 필요한데요, 우선 DNA는 항상 5’→3’ 방향으로만 합성됩니다. 이때 선도가닥과는 달리 지연가닥은 복제 포크 방향과 반대 방향으로 합성되므로 짧은 조각, 즉 오카자키 단위로 만들어집니다. 각 오카자키 절편은 RNA 프라이머로부터 중합이 시작되는데요, 이때 DNA polymerase III는 주요 DNA 합성 효소로, RNA 프라이머로부터 DNA를 합성하여 오카자키 절편을 만들어냅니다. 그러나 DNA polymerase III는 RNA 프라이머를 제거할 수 없고, RNA로 된 시작점을 DNA로 바꿀 수 없습니다.
반면에 DNA polymerase I은 2가지 중요한 기능을 가지고 있는데요, 5’→3’ exonuclease 활성을 통한 RNA 프라이머 제거와 5’→3’ DNA polymerase 활성을 통한 DNA 채움 기능입니다. 따라서 DNA polymerase I 덕분에 RNA 프라이머가 DNA로 교체되고, 지연가닥이 연속된 DNA 사슬로 연결될 수 있는 것이기 때문에 DNA polyerase 1이 필요한 것입니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
원핵은 지연가닥에서 rna 프라이머가 여러개 필요하답니다
dna 폴이머레이즈1은 이 프라이머를 제거하고 그자리를 dna로 메워 dna 폴리머레이즈3가 만들 절편을 완성시키는 역할을 하는거죠
결론부터 말씀드리면 오카자키 절편을 연결하기 위해 RNA 프라이머를 제거하고 그 자리를 DNA로 채워야 하기 때문입니다.
DNA 중합효소3은 DNA를 합성하는 주요 효소이긴 하지만, 오카자키 절편을 시작하는 짧은 RNA 프라이머를 제거하는 기능이 없습니다. 이 프라이머는 DNA 중합효소1의 5'에서 3' 방향 핵산분해효소 활성에 의해 제거되는데, 프라이머가 제거된 빈자리는 DNA 중합효소1이 새로운 DNA 뉴클레오타이드를 추가하여 채우는 것이죠.
이 과정을 통해 불연속적인 오카자키 절편들이 하나의 연속적인 DNA 가닥으로 연결될 준비가 되는 것입니다.
DNA 중합효소 1은 DNA 복제 시 지연가닥에 존재하는 RNA 시발체를 제거하고 그 빈자리를 DNA로 채우는 역할을 수행하기 때문에 필요합니다. 지연가닥은 여러 개의 오카자키 절편이라는 짧은 DNA 조각으로 불연속적으로 합성되며, 각 오카자키 절편은 합성을 시작하기 위해 RNA 시발체를 필요로 합니다. DNA 중합효소 3이 새로운 DNA 가닥을 합성한 뒤, DNA 중합효소 1은 자신의 5' 말단에서 3' 말단 방향 핵산 외부가수분해효소 활성을 이용해 앞서 만들어진 오카자키 절편의 RNA 시발체를 제거하고, 동시에 중합효소 활성으로 그 공간을 새로운 DNA 뉴클레오타이드로 채워 넣습니다.