[분자생물학] 23.1 : 전위(transposition)

 

 

이번 포스트에서는 전위(transposition)에 대해 알아보자.

 

 

transposon은 특정한 DNA 위치로부터 다른 곳으로 움직이는, 혹은 hopping되는 모든 종류의 element들을 의미함. transposon의 존재가 처음 발견된 것은 옥수수에서였고, 지금은 bacteria, plant, human 등 모든 organism에서 transposable element가 다 존재하고 있다는 것이 알려져 있음.

 

 

 

 

위 실험 결과는 bacteria에서 처음으로 발견된 transposon과 관련된 것임.

 

 

보면 galactose를 이용 가능한 bacteria로부터 나온 λ phage(g+)와 galactose를 이용 불가능한 bacteria로부터 나온 λ phage(g-)의 밀도를 비교했을 때 후자가 더 dense하다는 것을 확인 가능함. 이 말은 곧 후자의 DNA contents가 더 많음을 의미함. (단백질 성분의 양은 같을 것이므로) 결국 이는 host bacteria의 DNA 중 일부가 λ phage의 유전체에 삽입되어서 일어난 현상이고, 이를 통해 bacterial transposon의 존재에 대해 처음으로 알게 됨.

 

 

구체적으로는 bacteria의 DNA 중 transposon이 gal 유전자 사이에 삽입되고, 그 결과 gal이 불활성화됨. 이런 식으로 한 유전자 사이에 삽입되어 그 유전자를 불활성화시키는 외부 DNA를 insertion sequence(IS)라고 부름.

 

 

 

 

한편 위 그림에는 transposable element의 세 가지 종류가 나타나 있음. 우선 DNA-only transposon의 경우 처음부터 DNA 상태로만 존재하고, 양 끝에 inverted된 짧은 repeat이 존재하고 있음. 이 녀석이 다른 곳으로 이동하기 위해서는 transposase가 필요함. (이 녀석이 끊고 붙여주는 역할을 함) 다음으로 Retroviral-like retrotransposon의 경우에는 RNA의 형태로 존재하며 수를 불리다가, reverse transcriptase에 의해 다시 cDNA로 역전사된 후 이 때의 cDNA가 다른 DNA 사이에 끼어들어가게 됨. 이 과정에는 reverse transcriptase 뿐만 아니라 integrase도 사용됨. 이 때 Retroviral-like retrotransposon의 경우 양 끝에 direct하게 정렬된 꽤 긴 long terminal repeat(LTR)을 가지고 있음. 마지막으로 nonretroviral retrotransposon의 경우 LTR은 가지고 있지 않지만 Retroviral-like retrotransposon과 비슷하게 작동함. 이 녀석도 RNA로 존재하다가 reverse transcriptase에 의해서 역전사되어 DNA가 되고 나면 다른 DNA 사이에 삽입됨. 특이하게도 nonretroviral retrotransposon의 경우 RNA의 3' 말단에 poly A를 가지고 있음.

 

 

 

 

위 그림에 3가지 종류의 transposon이 어떤 식으로 작동하는지에 대한 전체적인 모식도가 나타나 있으므로 참고할 것. 각 세부 과정에 대해서는 뒤이어 더 자세히 알아볼 것임.

 

 

 

다음 포스트부터는 DNA transposon에 대해 알아보자.