돌연변이 발생 시, DNA 수선

DNA의 돌연변이는 아래와 같은 여러 개가 존재한다.

퓨린에서 퓨린(A에서 T, T에서 A)으로 변하는 Transition, 퓨린에서 피리미딘(A에서 C), 피리미딘에서 퓨린(C에서 A)으로 변하는 Transversion과 첨가와 삭제인 Insertion, Deletion, 그리고 하나만 바뀌는 Point mutation이 있다.

DNA 돌연변이가 특히 잘 되는 곳에는 DNA microsatellite가 있으며 이는 CA의 반복이나 Intron의 부분에서 잘된다.

만약 이러한 DNA의 돌연변이를 Proofreading에서 점검을 못한다면 복제시에 영구적인 돌연변이로 진행이 되며, 이를 통해서 DNA 부분을 잘라내거나, 첨가하는 Knock out Knock in을 통한 변형 생물체를 예시로 들 수 있다.

E.coli에서는 수선단백질 Mut S 2량체가 DNA를 감싸서 꼬임을 유도한 Backbone 검사 이후 Mut H 활성화, 부위를 자르는 Mut L을 통해 특이적 헬리카아제와 Pol 3로 진행해 연결하는 것이 있다.

이후 Dam 메틸화 효소가 부모 가닥과 비교하여 확인하며 Dam이 망가진다면 MaH가 잘못된 가닥을 잘라 돌연변이 가능성이 생긴다.

진핵세포에서는 MSH, MLH, PMS로 비슷한 역할을 하게 된다.

DNA 손상에는 CG과 UA, AT가 HC, XC 등 여러가지가 있으며 수선 효소인 Repair system으로 복구하게 된다.

수선 과정의 종류에는 복제과정에서의 복구인 mismatch repair과, photoreactivation으로 pyrimidine dimer로 DNA 중합효소를 멈추게하는 과정이 있으며, 잘못된 부분을 DNA glycosylase로 제거하여 남은 가닥이 Template로 DNA pol 1과 Ligase가 새로 합성하는 base excision repair가 있다.

넓은 범위로 수선하게 되는 Nucleotide excision repair도 있으며 이보다 더 넓은 범위로 하는 Recombinational repair는 double strand 모두 돌연변이 발생시에 다른 상동 염색체로부터 복제하는 방법도 있으며, Translesion polymerase는 DNA 복제 중단시에 base pairing에 의존하지 않고 시도하는 것으로 오류가 많다.

손상 염기 복구 시에, 손상된 염기가 이중나선 안쪽에 파묻혀 있기 때문에 수선하기에 힘들 때, Flipping을 통해서 파묻힌 염기를 밖으로 꺼내주는 것도 있으며, 추가로 다음 글에서 서술할 상동 재조합, HR의 경우 넓은 온전한 가닥이 필요하며, 비교적 정확한 수정이 가능한 반면, NHEJ는 멀쩡한 가닥이 없어도 되며, 좁은 범위로 homology가 요구되며 수선이 비정확한 것이 있다.