하니 서열
- REC BCD는 특이한 서열의 염기쌍(5′GCTGGTGG3′)인 하니 자리(chi site)를 통과할 때까지 움직인다. REC BCD가 차이는 통과하자마자 3′→5′ 핵산 외부 가수분해효소 활성은 헬리카아제 활성이 기능을 다할 때까지 저해된다. REC BCD의 3′→5′ 핵산 외부 가수분해효소 활성의 저해는 교체된 DNA의 3′ 말단은 더 이상 분해되지 않을 것을 뜻한다.
상동 재조합 모델
- 1909년에 난센스는 키아스마 형태이론이라 부르는 재조합의 첫 번째 이론을 발표했다.
- 1930년대 초에 진핵세포의 감수분열 동안 재조합을 설명한 모델은 크릴 달링턴에 의해 발표됐다. 난센스의 이론과 달링턴의 모델은 그들의 조건에서 유사했다; 두 개의 상동성은 있지만 비관련 염색체가 그들의 사슬을 따라 같은 지점에서 가닥 절단에 필요하며 그때 새로운 조합으로 재결합된다.
- 이를 절단과 재결합모델이라고 한다. 비록 이 모델이 이 시기에는 합당한 것처럼 보이지만 실제로 같은 염기쌍에서 두 개의 다른 분자로 절단되고 이것을 수행하는 데 필요한 어떠한 효소 부족을 포함한 몇몇 문제점을 가지고 있었다.
- 복제 선택 모델은 1931년에 존 요금부과에 의해 처음 발표됐고 후에 박테리오파지 DNA와 세균 DNA 사이의 재조합 실험 시도에서 1949년 알프레드 스투테반와 1955년 조수아 붉은 버그에 의해 다시 재조명됐다.
- REC BCD의 활성은 DNA 분자에서 단일 가닥 영역을 만든다. REC BCD는 하니 자리(5′GCTGGTGG3′)를 포함하는 이중 가닥의 DNA상에서 단일 가닥 지역을 만듦으로써 상동재조합 반응을 개시할 수 있다. 단일 가닥 영역이 이용 가능해지면 SSB와 ATP와 함께 RecA는 두 개의 DNA 분자 상의 상보적인 염기 사이에서 상동 염기쌍을 만들어내는 동화 과정 공정을 매개할 수 있다.
1.3 상동재조합에 대한 초기 모델
(a) 절단과 결합 모델 : 복제는 재조필요하지 않다. 두개의 DNA 분자는 상동적 위치에서 절단되고 재결합된다.
(b) 복제 선택 모델 : 복제는 재조합에 필요하다. DNA 중합효소 Ⅲ는 복제 주형으로써 작용하는 두 개의 상동 DNA 분자 사이에 앞과 뒤를 서로 엇갈리게 하여 위치를 전환한다.
- 1961년 메 셀은 과 길들은 두 개의 다른 박테리오파지의 λ DNA 분자가 물리적인 위치나 서로 다른 거리를 가진 유전자의 재조합 변이를 설명하는 중요한 결과를 보고했다. DNA 분자들이 재조합되는 동안 절단되고 재결합된다는 것을 증명하였다.
- 해럴드 화이트하우스와 로빈 휴일이 진핵생물에서 얻어낸 연구로서 재조합을 위한 최초의 분자모델을 제안하였다. 그 모델은 -> 포스포다이에스터 결합이 파괴되고 재결합하여, 짧은 이질이 중사 DNA 단편을 만들어내는 효소의 작용과 같은 재조합 과정을 명확하게 기술했다.
- 휴일 또는 이중가닥 침입의 재조합 모델
휴일 연결은 1964년 넓게 수용되는 상동 재조합 모델을 제안한 로빈 휴일을 위해 붙여진 이름이다.
1.4 홀리데이 재조합 모델.
- 이 모델은 단일 가닥의 절단이 모든 가닥의 같은 양극단의 동일한 위치에서 일어나는 것을 요구한다. 가닥 절단이 일어난 후, 융합이 뒤따르는 분리가 일어난다. 연결은 홀리데이 연결이라고 불리는 연결 분자를 형성하기 위해서 일어난다. 가진 점 이동은 바로 일어날 수 있고, 이질이 중사 DNA를 형성하게 된다. 연결된 두 DNA 분자가 접합할 때는 지퍼와 같은 방식으로 이동하는데 이를 가진 점 이동이라 한다.
- 변경된 홀리데이 모델 : 메 셀은 과 패딩의 단일 가닥 침범모델
- 홀리데이 모델은 이중가닥 DNA 분자들이 동일한 위치에서 단일 가닥의 절단을 받아들이고, 각각의 DNA 분자로부터 잘려진 가닥은 다른 DNA 분자의 잘리지 않은 가닥을 침입한다고 제안했다. 이 과정은 비슷한 길이의 이질이 중사 DNA가 분해된 두 DNA 분자에서 발견될 것을 예견했다.
1.5 메 셀은 과 패딩의 재조합 모델.
- 이 모델은 모든 DNA 두 가닥이 첫 단계로 절단이 이루어지지 않아도 된다. 절단은 오직 단일 DNA 가닥에서 일어난다. 이 모델은 재조합이 일어나는 동안의 DNA 합성의 활성을 가진다
- 첫 번째, 단일 가닥 절단은 재조합 반응에 포함된 DNA 서열 중 하나에서 만들어진다.
- 두 번째, 누설된 가닥은 떨어져 나가고 누설된 가닥이 상보적인 염기를 찾을 때까지 검사하면서 다른 이중 가닥 DNA로 침입한다. 단일 가닥 DNA는 (수소결합을 통해서) 다른 가닥을 치환하고 D-루프(loop) 구조를 형성하면서 융합되어 진다.
- 세 번째, 다른 DNA 서열과 비교하여 자신의 서열 일부가 없어진 DNA는 DNA 중합효소Ⅰ의 합성에 의해 채워진 갭을 가짐
- 네 번째, 치환된 가닥은 핵산 가수 분해 효소 활성으로 절단됨
- 다섯 번째, 인산이 에스터 뼈대는 다시 서로 연결된다. 만약, 연결된 DNA 서열들이 이성질화 또는 가진 점 이동 없이 분해된다면 DNA 서열들이 오직 하나만 이질이 중사 DNA를 가질 것이다. 홀리데이 모델에서와 같이 두 분리된 DNA 서열로 분해되기 이전에 이성질화나 가진 점 이동이 일어나는 연결된 DNA 서열이 될 가능성이 있다.
- 부위 특이적 재조합
- 부위 특이적 재조합에서는 재조합 효소라고 불리는 특이한 유형의 단백질이 뉴클레오타이드의 매우 특이적인 서열이 참여하는 DNA 염기서열의 모든 가닥에 작용한다
- 재조합 효소에 의하여 일어나는 이 인산 결합 절단은 핵산가수분해효소와 같은 가수분해에 의해서 뿐만 아니라 더 나아가 토 포 이소 메라 어제와 같은 트랜스 에스터화에 의해서도 일어난다. 그것은 인산이 에스터 결합을 다시 연결하기 위해서 이와 같은 토 포 이소 메라 이제 활성을 이용한다.
- 부위 특이적 재조합은 특징
첫째, 어떤 뉴클레오타이드들도 부위 특이적 재조합이 일어난 결과로 첨가되거나 소실되지 않는다.
둘째, 부위 특이적 재조합은 DNA 복제가 필요하지 않으며, 복제 선택 혹은 절단 복제 기구보다는 절단과 재결합을 선호한다.
셋째, 부위 특이적 재조합에서의 열역학은 대단한 에너지 효율성을 가진다. 상동재조합과 달리 부위 특이적 재조합에서는 ATP가 필요하지 않다.
생물학