세포생물학 Chapter 7: 핵과 DNA 복제

개요(1) 장 초점: 핵의 해부학적 구조의 조사 DNA를 구축하고, 복제하고, 유지하는데 필요한 단백질복합체의 소개 유사분열의 논의와 유사분열 조절에서 세포골격의 중요성

개요 (2) 절 요지: 핵은 대부분의 진핵세포 DNA를 포함하고 보호한다 DNA 복제는 복잡하고, 엄격히 조절되는 과정이다 유사분열은 복제된 염색체를 분리한다

핵은 대부분의 진핵세포 DNA를 포함하고 보호한다 중요 개념: 핵은 주로 DNA의 보호, 복제 및 전사에 특화된 세포소기관이다. 핵의 내부는 구획화가 잘 이루어져 있다. DNA 복제 및 전사, RNA 접합은 고도로 전문화된 거대 분자 복합체에 의해 완수된다.

핵막은 이중막 구조이다 핵막은 핵질을 둘러싸고 있다 핵의 외막은 소포체와 이어진다

핵공복합체는 핵 안팎으로 분자 수송을 조절한다 고리의 층이 핵막에 걸쳐저 서로 서로 위에 포개어져 있고 바구니와 유사한 구조를 형성하는 필라멘트성 단백질 피브릴과 연결되어 있다 핵 안팎으로 물질을 수송할 때 복잡한 형태 변화를 거친다

핵의 내부는 고도로 조직화되어 있고 하부 구획을 포함한다 인은 rRNA를 암호화하는 DNA를 포함한다 인은 rRNA 유전자의 높은 전사활성의 장소이다

핵기질은 염색체를 조직화하는데 도움을 준다 염색체는 염색체 영역이라는 각 구역으로 구분되어진다 핵질은 염색체 모양을 통제하고 이질염색질과 진정염색질을 조절하는 것을 돕는다

DNA 복제는 복제공장이라는 위치에서 일어난다 DNA 복제공장은 100% 정확도와 빈틈없는 완벽한 DNA를 위해 헌신하는 핵속에 커다란 복합체를 형성한다 레플리솜(replisome)은 DNA 한 조각의 복제를 담당하는 가장 작은 기능이다

RNA 중합효소 복합체와 스플라이세오솜은 핵 안의 분명한 구조이다 RNA 중합효소 복합체는 유전자의 DNA 를 mRNA, rRNA, tRNA와 다른 RNA로 전사를 담당한다 스플라이세오솜은 새롭게 합성된 RNA를 성숙한 형태로 접합시키는 것을 담당한다

DNA 복제는 복잡하고 엄격히 조절되는 과정이다. 중요 개념 (1): 모든 생물체에서 DNA 복제는 고도로 보존된 소수의 단백질에 의해 수행된다. 원핵생물과 진핵생물 모두 많은 다른 형태의 DNA 중합효소를 발현하며, 이 효소는 DNA를 합성하는 역할을 한다. DNA 복제는 복제원점이라는 특정한 위치에서 시작한다. 복제 과정 중 이중가닥 DNA는 감긴 것이 풀리고, 상보적인 DNA 가닥을 합성하기 위해 주형으로 사용되는 단일가닥으로 분리된다.

DNA 복제는 복잡하고 엄격히 조절되는 과정이다. 중요 개념(2): DNA 합성은 5’에서 3’방향으로만 일어난다. DNA 중합효소가 합성을 개시하기 위해서는 DNA 분자의 이중가닥 부분에 결합해야 한다. 보통 이중가닥은 주형 DNA 가닥과 짧은 상보적 RNA 프라이머로 구성된다. DNA 연결효소는 새로 합성된 각 DNA 조각을 이어 완전한 가닥으로 만든다. 텔로메라아제 효소는 염색체의 끝 부분에 추가적인 DNA 를 더해 분해를 막는다.

DNA 중합효소는 DNA를 복제하는 효소이다

DNA 중합효소 DNA 중합효소는 DNA 가닥의 3’ 말단에 데옥시리보뉴클레오티드를 첨가한다

DNA 복제는 반불연속적이다 DNA 복제는 염색체의 복제 원점에서 시작한다 복제과정 중 전문화된 단백질이 두가닥을 풀고 분리하여 복제분기점을 형성한다

DNA 복제는 반불연속적이다 DNA 복제는 RNA프라이머를 요구한다 선도(leading)/지연(lagging) 가닥 오카자키(Okazaki) 절편 DNA 연결효소는 단일가닥의 DNA 절편을 연결한다

염색체 말단에서의 DNA 복제는 추가적인 단계가 필요하다

세포는 두개의 주요 DNA 수선 기작을 가진다 절제 수선 시스템 미스매치수선 재조합 수선

유사분열은 복제된 염색체를 분리한다 중요 개념: 유사분열의 기능은 보가제된 염색체를 두 개의 딸세포로 안전하게 분리하는 것이다. 유사분열은 주로 염색체의 위치 및 배열에 대한 형태학적 변화에 따라 다섯 단계로 나누어진다. 미세소관운동단백질을 포함하여 미세소관 세포골격은 염색체가 제대로 분리되는 데 필수적이다. 액틴 세포골격은 유사분열에 따라 하나의 세포가 두 개의 딸세포로 실제 분할되는 데 필요하다.

유사분열은 여러단계로 나누어져 있다 1879 – 발터 플레밍은 실제로 분열중인 세포에서 현미경 하에서 보았던 것을 실(그리스어로 mitos)의 이동으로 기술하였다

전기는 분열을 위한 세포를 준비한다

운동단백질은 전기의 성숙한 방추사 형성에 기여한다 디네인 운동단백질 키네신 관련 운동단백질

염색체는 전중기동안 유사분열 방추사를 부착한다 동원체는 염색체를 유사분열 방추사를 부착한다

방추사 적도판에 염색체의 도달은 중기의 시작을 신호한다 중기판=방추사 적도판 염색체 재조합은 중기동안에 일어난다

중기판의 염색분체의 분리는 후기동안에 일어난다 후기의 시작은 자매 염색분체 사이의 연결이 해체되어야 후기촉진복합체(APC) 후기는 두 단계로 구분된다: 후기 A 후기 B

말기-세포질 분열 전기에서 일어나는 구조적 재배열은 말기동안에 반전되기 시작한다 세포질분열은 두개의 새로운 딸세포를 형성하기 위해 세포질을 분할하여 유사분열을 완료한다 비핵성 세포소기관의 분절은 딸세포에서 동일한 분배를 하도록 한다