5. DNA의 복제

DNA의 복제 


한 사람의 몸을 이루는 수많은 세포의 DNA는 궁극적으로 서로 동일하다. 잉태되는 순간에 생긴 최초의 한 세포로부터 완전한 인체가 되기까지 세포는 스스로를 복제해 나가는데, 이때 DNA 분자도 세포가 두 개로 복제될 때마다 자신을 복제한다. 그래서 결국 모든 세포에 동일한 DNA가 있게 되는 것이다. 또한 DNA 분자가 스스로를 복제하는 방법의 열쇠는 이중나선의 각 가닥에 있는 염기가 서로 특정한 짝을 이루고 있다는 점이다. DNA에는 네 개의 염기가 있지만 오직 두 종류만의 짝이 있는 것을 볼 수 있다. 염기 A는 항상 염기 T와 결합을 하는데 수소 결합으로 이중 결합의 성격을 띄게 된다. 반면 염기 G는 염기 C와 삼중의 수소 결합으로 연결되어 있다. 염기가 짝을 이루는 이러한 방법 때문에 이중나선의 한 가닥의 염기 서열이 정해지면 다른 한 가닥의 염기 서열은 결국 예측할 수 있는 순서로 정해지게 된다. DNA 분자가 자신을 복제하기 위해서는 이중나선의 두 가닥을 벌려서 각각의 가닥에 맞는 염기와 다른 부품을 붙여 나가기만 하면 되는 것이다. 여기서 원래의 DNA의 각 가닥은 새로운 가닥을 만들기 위한 염기 서열의 원판으로 사용되는 것이다. 이렇게 해서 만들어진 새로운 두 개의 이중나선은 원래의 DNA와 동일한 염기 서열을 각즌 완전한 복제품이 된다. 

이제부터 DNA의 자세한 기작에 대해서 설명해 보겠다. 

1) 두 개의 부모 가닥 (parent strand)은 DNA helicase의 도움으로 풀리게 된다. 
2) 외가닥의 DNA binding 단백질들이 풀려진 각각의 가닥에 붙게 됨으로써, 떨어진 부모 가닥들이 재결합하는 것을 방지한다. 
3) 풀려진 가닥들은 leading 가닥과 lagging 가닥의 DNA polymerase에 쉽게 결합을 하게 되는데, 이는 elongation(신장)을 촉진한다.(DNA polymerase는 그 자신의 역할에 대해서 정확성을 스스로 체크하기도 한다) 
4) Leading 가닥 상에 있는 DNA polymerase가 계속 작동하고 있을 때에, RNA primer(전구물질)은 Okazaki fragment의 합성을 촉진하기 위하여 lagging 가닥 상에서 반복적으로 필요로 하게 된다. Primosome이라고 불리는 그룹 내에 서로 붙어 있는 몇몇의 polypeptide 중의 하나인 DNA primase는 primer가 붙는 것을 도와 준다. 
5) 결국 각각의 새로운 Okazaki fragment는 DNA ligase에 의해 촉매되어진 반응 내에서 lagging 가닥의 완전한 한 부분에 붙게 된다. 

이렇게 DNA 복제 기작은 많은 효소들이 관여하는 과정에서 자신의 정보를 복제하게 되는 것이다.