DNA는 대부분의 살아있는 유기체의 정보를 담고 있습니다. (DNA란?) 세포가 하나에서 둘로 분열이 되기 전에 세포 안에서는 DNA가 복제되어 분열이 된 각 세포에 전달되어 동일한 정보를 가질 수 있게 합니다. DNA 복제를 어떻게 일어나는 것일까요?
DNA 복제란?
하나의 DNA 분자에서 두개의 동일한 복사본을 만드는 과정입니다. DNA는 어디서나 복제가 시작할 수는 없고, 복제 기점(origin of replication)이라는 위치에서 복제가 시작됩니다.
DNA는 서로 반대 방향(anti-parallel)으로 염기가 놓인 이중 나선구조로 되어 있습니다. 두 가닥이 염기와 염기 사이의 수소 결합을 통해 안정적으로 연결되어 지퍼처럼 고정되어 있습니다. DNA 복제가 시작될 때는 helicase라는 효소가 이 수소 결합을 끊어 DNA 가닥을 풀어줍니다.
RNA 중합효소(RNA polymerase)는 프라이머(primer)라는 짧은 RNA 뉴클리오티드 시퀀스를 합성합니다. 이 위치가 DNA 복제가 시작하는 곳입니다.
DNA는 두 가닥으로 구성되어 있는데, 끊임없이 복제가 진행되는 선도 가닥(leading strand)과 짧은 조각으로 불연속적으로 합성되는 지연 가닥(lagging strand)가 있습니다. DNA polymerase III라는 효소가 자유로운 DNA 뉴클레오티드를 이용하여 새로운 DNA 가닥의 합성을 시작하는데, 이 효소는 기존의 가닥에서 3'->5' 방향으로 읽어, 새로운 가닥을 5'->3'으로 만드는 것만 할 수 있습니다. 선도가닥의 경우에는 이 과정이 연속적으로 진행되지만, 지연 가닥에서는 이러한 특성 때문에 이 과정이 불연속적으로 진행됩니다. (오카자키 절편)
그 다음 DNA polymerase I 이라는 효소는 RNA 프라이머를 제거하고 DNA로 교체해줍니다. DNA ligase라는 효소는 지연 가닥의 DNA 조각들을 하나의 연결된 DNA로 이어줍니다.
이러한 DNA 복제를 이용하여, 우리에게 이제는 익숙한 PCR을 진행하게 됩니다. PCR의 원리를 함께 알아보세요.
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