[분자생물학] 23.2 : DNA transposon - 2

 

 

이전 포스트에서는 DNA transposon의 대표적인 사례들에 대해 살펴봤었음.

 

 

흥미롭게도, immunoglobulin gene의 rearrangement 과정에서도 일종의 transposon activity가 관찰됨.

 

 

 

 

실제로 위 그림과 같이 항체를 coding하는 gene의 경우 수많은 element들로 이루어져 있는데, 이 중 극히 일부만이 rearrangement에 의해 선택되어 특정한 항체가 만들어지게 됨. 이러한 방식을 이용해서 항체의 다양성이 극대화되게 됨.

 

 

 

 

 

위 그림을 보면 antibody gene의 rearrangement 과정이 대략적으로 나타나 있음. (특히나 위 그림에서는 light chain gene의 rearrangement 과정이 나타나 있음)

 

 

보면 germ-line DNA에 있는 수많은 V, J element 중 1개씩만이 선택되어 protein으로 만들어짐. (이 과정을 V(D)J recombination이라고 부름)

 

 

 

 

 

V(D)J joining 과정에는 흥미로운 rule이 존재함. 일단 V(D)J combination을 유발시키는 대표적인 효소는 Rag1, Rag2인데, 이들은 특정 서열을 인지할 뿐만 아니라 특정 rule에 따라 움직임.

 

 

이 때의 rule이 바로 12/23 rule임. 간단히 말하자면, heptamer, nonamer, nonamer, heptamer의 특정 repeat sequence가 존재하는데, 이 중 heptamer와 nonamer 사이의 거리가 23일 경우 그 뒤쪽에 재조합되는 nonamer와 heptamer 사이의 거리가 12여야만 함. (반대로 앞쪽 heptamer와 nonamer 사이의 거리가 12일 경우 그 뒤쪽에 재조합되는 nonamer와 heptamer 사이의 거리가 23이어야만 함)

 

 

그렇다면 왜 이런 rule이 존재하는 것일까. 일단 7, 9, 9, 7mer의 순서로만 재조합이 일어나는 규칙은 V내, D내, J내에서 element들끼리의 재조합을 방지해주는 효과를 부여하고, 12/23 rule은 위 그림 가운데에 나온 것처럼 V 다음에 바로 J가 재조합되는 것을 방지해서 순서대로 V하나, D 하나, J하나씩이 재조합될수 있도록 하는 효과를 부여함.

 

 

 

 

한편 위 그림에는 Rag1/Rag2가 어떤 식으로 작동하는지에 대한 모식도가 나타나 있음. 일단 RSS 부위(heptamer, spacer, nonamer로 이루어짐)에 Rag1/Rag2가 결합하면, 위 그림 오른쪽에 나와있는 것과 같이 12/23 rule에 맞는 두 개의 조각들이 서로 근처로 모이게 되고, 이어서 위 그림 왼쪽 아래에 나와 있는 것과 같이 Rag가 물 분자에 의한 공격을 촉진한 결과 DNA가 잘려서 결과적으로 DSB가 일어나게 됨. 그러면 결과적으로 NHEJ와 같은 repair 기작에 의해서 두 개의 서로 다른 coding region이 결합하게 됨.

 

 

 

 

위 그림에는 이와 관련된 실험 결과가 나타나 있음.

 

 

일단 이 때 사용한 두 종류의 RSS가 (a)에 나타나 있음. 하나는 12, 하나는 23임. 일단 (b)의 결과를 살펴보면 12, 23 모두 RAG1/2를 넣어준 경우에만 hairpin 구조(위 그림 왼쪽에서 물 분자의 공격에 의해 생성되는 hairpin 구조)가 형성되어 band가 관찰됨. 한편 (d)를 보면 RAG1, RAG2를 각각 따로 넣어준 경우에는 hairpin band가 생기지 않다가 둘 다를 한꺼번에 넣어준 경우에만 hairpin band가 생김. 이를 통해서 RSS를 끊어서 hairpin을 만들어주는 데는 RAG1, RAG2가 다 필요하다는 것을 알 수 있음.

 

 

 

 

위 그림을 보면 RAG1, RAG2가 각각 dimer를 이룬 채로 RSS의 nonamer, heptamer 부분을 인식해서 결과적으로 별표친 부분을 끊어준다는 것을 알 수 있음.

 

 

 

다음 포스트에서는 retrotransposon에 대해 알아보자.