PrimPol 효소는 세포가 손상된 경우 자신의 DNA의 복사본을 만들 수 있게 하며 염색체의 파괴를 방지한다.
인간의 몸은 손상된 조직을 복구하고 세포 조직을 재생하기 위해 매일 새로운 세포들을 생성한다. 이런 상태가 발생하면 세포들은 즉시 그들의 DNA 복사본을 만들어 딸세포로 전달할 것이다. 복제 (replication)라고 하는 DNA 복제 과정은 악성 변환 (malignant transformation; 세포의 표현 형질이 암세포 혹은 그와 유사한 세포로 전환되는 형질 전환 과정에서 세포가 암화된 것을 동물에 이식하여 확인하는 것) 또는 노화와 관련된 DNA에 심각한 변화를 생성할 수 있다는 점을 감안하면 매우 섬세하다.
스페인 국립 암 연구 센터(CNIO)의 Juan Mendez 박사가 이끄는 DNA 복제 그룹의 연구진과 세베로 오초아 분자 생물학 센터 (CBM-CSIC)의 Luis Blaco는 사람이 갖는 새로운 효소, PrimPol의 작용 메커니즘을 발견했다. PrimPol 효소는 DNA 병변을 인식할 수 있고 DNA 복제 과정 중에 손상된 DNA의 복구를 촉진시킬 수 있다. 따라서 유기체에 비가역이고 치명적인 세포 손상을 피할 수 있게 한다.
본 연구는 < Nature Structural & Molecular Biology> 저널 온라인 판에 게재되었다. 본 연구논문은 최근 <Molecular Cell> 저널에 게재된 PrimPol 효소의 존재와 생화학적 특성에 대해 밝힌 본 연구진의 지속적인 연구 결과물이다.
세포핵에 존재하는 DNA는 세포의 작동 방법을 지시하는 사용 설명서와 같은 유전자 전달체와 같다. Mendez 박사는 “인간 세포의 경우, DNA의 구조는 보통 약 8시간이 소요되는 DNA 복제 과정을 제외하고는 매우 안정적이다. DNA 복제 과정이 진행되는 약 8시간 동안에는 DNA가 손상되거나 파괴될 수 있다”고 말한다. 즉, 이 8시간은 세포에 대단히 중요하게 작용한다. DNA가 손상되거나 오류가 발견되면 이 시간 동안 세포는 가능한 한 효율적으로 이를 복구해야 하며 DNA 복제가 제대로 이루어졌는지 확실히 해야 한다.
<DNA 파괴 방지>
DNA 중합효소는 새로운 DNA의 합성을 담당하는 효소이다. Mendez 박사는 “DNA 중합효소에 의해 DNA의 장애가 발견된 경우 (예: 자외선에 의한 화학적 변화), DNA 복제가 중단되고 손상이나 오류가 복구될 때까지 프로세스가 정지된다. 이러한 DNA 복제 과정의 중단은 DNA 파괴, 염색체 단편의 전좌 (translocations), 그리고 세포 사멸 또는 악성 변화의 원인이 된다”고 말한다.
CNIO와 CSIC에 의해 수행된 본 연구를 통해 PrimPol 효소가 DNA에 손상이 있을 때 DNA 복제 과정의 중단을 방지한다는 것이 밝혀졌다. 이 효소는 병변을 인식하고 손상된 부위를 건너 뛰고 DNA 복제 과정을 수행하게 하며 이 과정이 완료되면 손상된 부위를 복구한다고 한다.
진화의 관점에서, PrimPol 효소는 지구에 거주한 최초의 생명체 중 하나인 고세균(archaebacteria)에서 발견되는 유사한 단백질이자 아주 오래된 효소이다. Mendez 박사는 “수백만 년 전, 높은 염분, 극한의 온도 등과 같은 환경에서 생존하기란 더욱 어려웠다. 따라서 세포의 손상을 유발시키는 이러한 조건에서 PrimPol 효소는 아마도 DNA 합성을 위해 적응했을 것”이라고 말한다. 그는 “그 대신, 이러한 원시적 DNA 중합효소들은 더욱 진화된 복제 시스템보다 덜 정확하여 돌연변이를 발생시켰을 수 있다”고 덧붙였다.
본 연구진은 이러한 돌연변이의 증가가 세포 노화와 암 발달에 영향을 미치고 게놈의 진화에 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 인간의 새로운 단백질을 발견하고 그 특징을 밝혀낸 본 연구진은 이미 병 진전에 대해 PrimPol 효소의 역할을 연구하고 있다.
인간의 몸은 손상된 조직을 복구하고 세포 조직을 재생하기 위해 매일 새로운 세포들을 생성한다. 이런 상태가 발생하면 세포들은 즉시 그들의 DNA 복사본을 만들어 딸세포로 전달할 것이다. 복제 (replication)라고 하는 DNA 복제 과정은 악성 변환 (malignant transformation; 세포의 표현 형질이 암세포 혹은 그와 유사한 세포로 전환되는 형질 전환 과정에서 세포가 암화된 것을 동물에 이식하여 확인하는 것) 또는 노화와 관련된 DNA에 심각한 변화를 생성할 수 있다는 점을 감안하면 매우 섬세하다.
스페인 국립 암 연구 센터(CNIO)의 Juan Mendez 박사가 이끄는 DNA 복제 그룹의 연구진과 세베로 오초아 분자 생물학 센터 (CBM-CSIC)의 Luis Blaco는 사람이 갖는 새로운 효소, PrimPol의 작용 메커니즘을 발견했다. PrimPol 효소는 DNA 병변을 인식할 수 있고 DNA 복제 과정 중에 손상된 DNA의 복구를 촉진시킬 수 있다. 따라서 유기체에 비가역이고 치명적인 세포 손상을 피할 수 있게 한다.
본 연구는 < Nature Structural & Molecular Biology> 저널 온라인 판에 게재되었다. 본 연구논문은 최근 <Molecular Cell> 저널에 게재된 PrimPol 효소의 존재와 생화학적 특성에 대해 밝힌 본 연구진의 지속적인 연구 결과물이다.
세포핵에 존재하는 DNA는 세포의 작동 방법을 지시하는 사용 설명서와 같은 유전자 전달체와 같다. Mendez 박사는 “인간 세포의 경우, DNA의 구조는 보통 약 8시간이 소요되는 DNA 복제 과정을 제외하고는 매우 안정적이다. DNA 복제 과정이 진행되는 약 8시간 동안에는 DNA가 손상되거나 파괴될 수 있다”고 말한다. 즉, 이 8시간은 세포에 대단히 중요하게 작용한다. DNA가 손상되거나 오류가 발견되면 이 시간 동안 세포는 가능한 한 효율적으로 이를 복구해야 하며 DNA 복제가 제대로 이루어졌는지 확실히 해야 한다.
<DNA 파괴 방지>
DNA 중합효소는 새로운 DNA의 합성을 담당하는 효소이다. Mendez 박사는 “DNA 중합효소에 의해 DNA의 장애가 발견된 경우 (예: 자외선에 의한 화학적 변화), DNA 복제가 중단되고 손상이나 오류가 복구될 때까지 프로세스가 정지된다. 이러한 DNA 복제 과정의 중단은 DNA 파괴, 염색체 단편의 전좌 (translocations), 그리고 세포 사멸 또는 악성 변화의 원인이 된다”고 말한다.
CNIO와 CSIC에 의해 수행된 본 연구를 통해 PrimPol 효소가 DNA에 손상이 있을 때 DNA 복제 과정의 중단을 방지한다는 것이 밝혀졌다. 이 효소는 병변을 인식하고 손상된 부위를 건너 뛰고 DNA 복제 과정을 수행하게 하며 이 과정이 완료되면 손상된 부위를 복구한다고 한다.
진화의 관점에서, PrimPol 효소는 지구에 거주한 최초의 생명체 중 하나인 고세균(archaebacteria)에서 발견되는 유사한 단백질이자 아주 오래된 효소이다. Mendez 박사는 “수백만 년 전, 높은 염분, 극한의 온도 등과 같은 환경에서 생존하기란 더욱 어려웠다. 따라서 세포의 손상을 유발시키는 이러한 조건에서 PrimPol 효소는 아마도 DNA 합성을 위해 적응했을 것”이라고 말한다. 그는 “그 대신, 이러한 원시적 DNA 중합효소들은 더욱 진화된 복제 시스템보다 덜 정확하여 돌연변이를 발생시켰을 수 있다”고 덧붙였다.
본 연구진은 이러한 돌연변이의 증가가 세포 노화와 암 발달에 영향을 미치고 게놈의 진화에 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 인간의 새로운 단백질을 발견하고 그 특징을 밝혀낸 본 연구진은 이미 병 진전에 대해 PrimPol 효소의 역할을 연구하고 있다.
출처 : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-11/cndi-ssi112013.php / KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-11-25
DNA, 효소
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