[분자생물학] 21.3 : translesion

 

 

이번 포스트에서는 translesion 기작에 대해 살펴보자.

 

 

 

 

 

보통은 위 그림과 같이 비정상적인 DNA lesion이 있으면 이 부분이 DNA 복제 이전에 수선되는 것이 바람직함. 그런데 어쩔 수 없이 남아있는 비정상 부위가 있는 경우, 일반적인 DNA polymerase는 이 부분을 지나서 합성을 계속해나갈 수 없고(일종의 roadblock처럼 작용) 위 그림 위쪽과 같이 stall됨. 이 때 두 가지 기작에 의해서 극복이 가능함. 첫 번째 기작은 위 그림 왼쪽에 나타난 것과 같은 translesion synthesis(TLS)라는 기작인데, 말 그대로 error가 일어난 부위를 건너뛴 채로 다음 부분을 합성하는 방식임. 이 때는 TLS polymerase가 사용됨. 한편 위 그림 오른쪽에 나타난 것과 같은 homologous recombination의 한 방법으로 극복될수도 있는데, 보면 이상한 부위를 만났을 경우 template switching이 일어난 채로 다시금 합성이 진행됨. 이 때문에 좌측의 기작은 error-prone synthesis로 불리는 반면 우측의 기작은 error-free synthesis로 불림.

 

 

 

 

 

위 그림은 E. coli에서 error-prone bypass가 어떻게 일어나는지를 보여주고 있음.

 

 

일단 UV light가 오게 되면 RecA가 processing되어서 RecA coprotease가 만들어짐. 이 녀석은 LexA를 분해시키게 되는데, LexA는 원래 umuDC라는, UV damage에 response할 수 있는 gene들이 모여있는 operon에서 repressor로 기능하던 녀석임. 이 녀석이 분해되었으므로 결국 umuDC operon이 발현되고 이 결과로 만들어진 protein의 processed form 중 하나가 바로 DNA pol V임. (즉, DNA pol V가 translesion polymerase로 작용) 이 녀석은 실제로 위 그림 아래에 나타난 것과 같은 T-T dimer가 있을 때, T-T dimer의 반대쪽에 적당한 염기를 넣어주고 이 부분을 bypass할 수 있게끔 도와줌.

 

 

진핵생물에서 T-T dimer를 bypass하게 도와주는 녀석은 POLM gene에 의해 발현되는 pol eta(XPV)임. 한편 pol eta가 T-T dimer의 반대편에 염기를 끼워넣어주면 이후에 몇 개의 nucleotide는 POLZ gene으로부터 발현되는 pol zeta에 의해서 합성됨. 그러다가 비로소 일반적인 polymerase와의 switching이 일어나서 replication이 계속됨.

 

 

 

 

위 표에는 진핵생물의 각종 polymerase가 나타나 있으므로 참고할 것.

 

 

 

그렇다면 도대체 어떻게 TLS DNA polymerase는 이상한 구조에 대해서도 합성을 계속해나갈 수 있는 것일까.

 

 

 

 

 

위 그림의 맨 왼쪽은 일반적인 polymerase, 중간은 TLS polymerase임. 보면 일반적인 polymerase의 경우 active site가 compact해서 딱 정확히 맞는 nucleotide가 들어와야만 replication이 일어날 수 있음. 반면 TLS polymerase의 경우 active site가 broad해서 완전히 fit하지 않아도 대략적으로 replication을 시켜줄 수 있음.

 

 

다음 포스트부터는 homologous recombination(상동재조합)에 대해 알아보도록 하자.