놀면서 공부하기

이번 포스트에서는 유전자 재조합 기술에 대해 알아보자.  인간의 whole genome 정보를 알게 된 것은 2019년 기준으로 대략 20년 전에 해당함. 실제로 전세계적으로 수행한 human genome project와 회사 celera의 노력으로 15년만에 human genome을 sequencing할 수 있었음.   재조합 유전자(recombinant DNA)는 자연계에서는 함께 존재하지 않는, 서로 다른 생물학적 근원으로부터 유래된 DNA분자들을 인위적으로 연결해 만든 유전자를 의미함. 이런 재조합 유전자를 이용하면 새로운 protein을 만들어낼 수 있음. (이 말인즉슨, 새로운 생명현상을 유발시킬 수 있음) 이 때 재조합 유전자의 copy를 clone이라 부르며, 이 copy를 만들어내는 과정..

이번 포스트에서는 사람 행동과 관련된 여러 유전병들에 대해 알아보자.  헌팅턴병(Huntington's disease, HD) 헌팅턴병은 퇴행성질환의 일종임. 이 때 퇴행성질환에 의해 cell이 죽는것 그 자체가 문제라기보다는 기능에 이상이 생기는 것이 큰 문제임. 실제로 사망 후 헌팅턴병, 혹은 유사하게 알츠하이머병, 파킨슨병 환자들의 뇌를 보면 degeneration이 많이 진행되어 있음을 알 수 있음. (이렇다 보니 죽을 cell을 청소하는 system도 fully active한 채로 존재하고 있음)    위 그림에는 헌팅턴병과 관련된 보고 기록이 나타나 있으므로 참고할 것.  헌팅턴병은 100% 유전병이며 single gene mutation으로부터 유발됨. 100,000명 중 5-10명 꼴로 발..

이번 포스트에서는 행동유전학 연구를 위해 사용 가능한 두 가지 방법론에 대해 알아보자.  행동 우선 접근법(behavior-first approach) behavior-first approach를 수행하기 위해서는 우선 행동이상을 발견해야 함. 실제로는 특정한 행동이상을 보이는 녀석끼리 교배를 반복해 같은 환경에서의 일반 group과 비교하는 과정을 거치게 됨. 이 때 일반 group과 이상행동을 보이는 group이 완전히 다른 행동양상을 보인다면, 이 경우 그 행동은 genetic하게 regulation되는 것임을 알 수 있음. (한편 별 차이가 없다면 이 행동양상은 environmental하게 regulation되는 것임을 알 수 있음)    위 그림은 주지성을 이용한 초파리의 behavior-fir..

이번 포스트에서는 지난 포스트에 이어 행동유전학의 기초적인 내용들에 대해 알아보자.    위와 같은 방식의 실험을 통해서 파킨슨씨병 초파리의 행동장애와 관련된 20여종의 gene들이 identify됨. (초파리의 경우 이 gene들을 하나씩 knock-out시킬 시 파킨슨병의 증상이 잘 발현됨. 다만 쥐와 같은 조금 더 고등한 동물의 경우 한 gene이 망가지더라도 유사 기능을 하는 gene에 의해서 compensate되어버리기 때문에, 초파리에서처럼 direct한 결과를 기대하기는 힘든 편임) 일반적으로 파킨슨병은 체내 살충제, 농약 농축이 주요 원인이며, 그 결과 망가진 몇몇 gene들에 의해 결국 mitochondria가 망가지게 됨. 이 때 neuron은 전체 세포의 0.1%밖에 안되기는 하지만 ..

이번 포스트에서는 eukaryote에서의 재조합 기작에 대해 살펴보자.    위 그림에 진핵생물의 meiotic recombination의 대략적인 과정이 나타나 있음.  일단 이 경우 처음에 dsDNA의 break가 일어나게 됨. 이후 5' resection이 일어나고, 이어서 3' overhang의 invasion에 의해 D-loop가 형성됨. 그 다음에는 DNA repair synthesis에 의해 새로운 가닥이 합성되고, 뒤이어 ligation이 일어난 뒤 BLM, WRN과 같은 helicase에 의해 junction migration이 일어남. 이후 resolution 과정에 의해 앞서와 동일하게 noncrossover ,혹은 crossover recombinant가 만들어지게 됨.  참고로 이..

이번 포스트에서는 지난 포스트에 이어 bacteria에서의 재조합 기작에 대해 자세히 알아보자.  holliday junction을 resolving해주는데 관여하는 RuvA, RuvB, RuvC에 대해 조금 더 자세히 알아보자. 일단 resolving 과정에서 RuvA, RuvB가 먼저 holliday junction 부위에 붙은 후 뒤이어 RuvC가 붙으며 resolving이 일어남.    우선 RuvA, B의 경우 DNA helicase 활성을 가지고 있어서 branch migration에 관여함. 위 그림을 보면 RuvA가 junction 부분에 결합하고 B가 A의 좌우로 결합하고 있음을 알 수 있음. 이 때 특히 RuvB가 ATPase 활성을 바탕으로 DNA를 unwinding시켜주게 되는데(즉..

이번 포스트부터는 bacteria에서 일어나는 재조합 기작에 대해 알아보도록 하자.     위 그림에는 bacteria(그 중에서도 E. coli)에서 일어나는 recombination의 mechanism이 나타나 있음. 이에 대해서 하나하나 알아보자.    처음에는 5'-GCTGGTGG-3'으로 구성된 Chi-site라는 곳을 기점으로 RecBCD의 DNA helicase activity가 작용해서 unwinding 작용이 일어남. (즉, Chi-site가 bacterial recombination의 initiation site임) 한편 RecBCD는 ss-endonuclease activity도 있어서 이 녀석에 의해서 결과적으로 5' resection이 일어나고 그 결과 3' strand가 형성됨...

이번 포스트부터는 homologous recombination(HR, 상동재조합)에 대해 자세 알아보도록 하자.    HR의 가장 익숙한 예 중 하나는 바로 위 그림에 나와있는 것과 같이 감수분열 과정에서의 crossover임. 이 경우에도 repair에서 사용되는 것과 거의 동일한 molecular machinery가 사용됨.    HR의 일반적인 pathway들이 위 그림에 나타나 있음.  HR은 위 그림과 같이 intermolecular하게도, intramolecular하게도 일어날 수 있음. 우선 intermolecular HR부터 살펴보자. 이 경우 위 그림에도 나타나 있는 것처럼 single crossover의 형태로 일어날 수도 있고 multi crossover의 형태로 일어날 수 있음. 다..

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 나타..

이번 포스트에서는 지난 포스트에 이어 NER, DSB 수선 기작에 대해 알아보도록 하자.  NER(nucleotide excision repair)   위 그림에 NER의 대략적인 과정이 나타나 있음. 일단 위 그림 맨 위쪽에도 나와있는 것처럼 NER은 크게 두 가지 방식에 의해 시작될 수 있음. 첫 번째 방식은 global genome NER(TCNER)이고 두 번째 방식은 transcription coupled NER(GGNER)임. global genome NER은 UV, radical damage에 의해 DNA가 파괴되면 그곳을 인지하는 XPC라는 단백질에 의해서 TFIIH를 비롯한 여러 factor들이 손상 부위로 recruit되는 방식임. 한편 transcription coupled NER의 ..