진핵세포의 DNA 복제는 여러 복제원점에서 시작되며, 복제에 관여하는 DNA 중합효소들이 주로 G1/S 경계역에서 생성되어 S기 동안 염색체 DNA를 복제합니다. 세포주기의 복제 결정과 복제 재개 억제에 대한 기작은 아직 명확하지 않으며, DNA 중합효소 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ이 염색체 DNA 복제에 관여하는 효소로 알려져 있습니다. 연구 결과로는 DPB11과 DPB2가 단순히 multi-copy suppression이 아닌 실제 in vivo에서 상호작용하며, 또한 Dpb2 단백질 간에 상호결합이 일어남을 확인할 수 있었습니다.
<h1>서 론</h1> <p>진핵세포의 DNA 복제는 세포주기 S기(Synthetic phase) 동안 염색체 상에 존재하는 많은 복제원점(replication origin)에서 시작된다. S기 동안 완전히 복제된 염색체는 M기(Mitotic phase)에 분리되며, 이러한 두 시기는 G1(Gap 1)과 G2(Gap 2)라 불리는 두 Gap에 의해 분리되어있다. 염색체 상의 각 복제원점들은 S기 초기 혹은 후기 동안 복제를 시작하며, 세포는 이러한 복제개시가 M기가 완전히 끝날 때까지 다시 개시되지 않도록 제어한다. 세포주기에 있어 세포가 어떻게 복제 시기를 결정하며, 또 M기가 완료될 때까지 복제의 재개시가 억제되는가에 대한 기작은 현재까지 확실하지 않다.</p> <p>DNA 중합효소를 포함하여 DNA 복제에 관여하는 많은 호소들은 G1/S 경계역에서 염색체 DNA를 복제하기 위하여 생성되며, S기 DNA 복제에 DNA 중합효소가 중심적 역할을 수행한다. 출아효모의 핵 내에 존재하는 DNA 중합효소로서 4 종류의 DNA 중합효소 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 그리고 Ⅳ와 미토콘드리아의 DNA 중합효소가 분리 정제되어있다. 그 외에 DNA 회복에 관여하는 REV3 유전자도 그 아미노산 서열로 미루어 6번째의 DNA 중합효소로서의 가능성이 시사된다. 그러나 이 유전자는 세포증식에 필수적이 아니며 DNA 복제에도 직접 관여하지 않는다. DNA 중합효소 Ⅳ 역시 포유동물의 DNA 회복에 관여하는 DNA 중합효소 \( \beta \)와 기능의 유사성을 나타내며 세포의 증식에는 필수적이 아니다. 이러한 점을 미루어 염색체 DNA의 복제에 관여하 는 효소로서 DNA 중합효소 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ을 들 수 있다. 먼저 DNA 중합효소 Ⅰ (Pol Ⅰ)은 DNA primase 복합체로 DNA 복제 개시에 필수적으로 DNA primase는 RNA를 합성하고 Pol Ⅰ은 RNA primer를 이용하여 짧은 DNA 가닥을 합성한다. 이렇게 짧은 DNA 가닥이 만들어지면 Pol Ⅱ와 Pol Ⅲ가 관여하여 DNA 가닥을 신장시킨다. Pol Ⅱ는 256-, 80-, 34-, 30-, 그리고 29-\( \mathrm{kDa} \)의 단백질 복합체로서 정제되었으며, 이 중 256-\( \mathrm{kDa} \) subunit는 catalytic subunit로서 DNA 중합기능을 갖지만, 그 외의 다른 subunits의 기능은 아직 정확히 밝혀져 있지 않다. 이 256-과 80-\( \mathrm{kDa} \) subunits는 각각 POL2와 DPB2에 의해 암호화되어있고, 염색체 DNA 복제에 필수적이다. DPB3 유전자에 의해 암호화된 34-와 30-\( \mathrm{kDa} \) subunits는 그 결손에 의해 자발적 변이(spontaneous mutation) 빈도가 증가되므로 DNA 합성의 정확성에 필오한 것으로 제안된다.</p> <p>DNA 복제기작에 대한 Pol2의 기능을 이해하기 위해 그 기능이 알려지지 않은 DPB2와 상호작용하는 인자를 동정 하기 위한 실험에서 dpb2-1 변이주의 multicopy supressor 로서 DPB11이 분리되었다. DPB11의 과다발현은 POL2 유전자의 C-말단에 변이를 지닌 pol2-11과 pol2-12 변이주의 변이를 또한 극복하였다. 이 C-말단 부위는 다른 sub-unit와 상호작용에 매우 중요하며, 또한 이 부위는 S기의 checkpoint 기능에 중요한 역할을 하는 것으로 보고되었다. 더욱이 DPB11 유전자의 아미노산 서열은 S기 시작 및 세포주기 checkpoint에 필요한 분열효모의 Cut5/ Rad4와 유사하다는 것이 밝혀졌다.</p> <p>본 연구는 세포주기 중 Dpb11의 기능을 이해하기 위하여 세포주기 중 발현수준을 조사하고, in vivo 내의 2-hy-brid system을 이용하여 Dpb11과 세포주기 중 DNA 복제기작에 관여하는 Dpb2와의 직접결합을 조사하였다. 그 결과 세포주기를 통하여 DPB11 유전자의 발현이 변동하지 않는다는 결과는 DPB11 유전자와 상동성을 나타내는 분열 효모의 CUT5/RAD4 유전자의 발현 양상이 동일하여 다른 단백질과의 상호작용에 의해 조절작용을 나타냄을 시사한다. 또한 in vivo 내의 2-hybrid system을 통하여 Dbp11과 Dpb2와 결합력을 지니는 것이 밝혀져 Dpb11은 DNA 복제시스템을 통해 S기 Checkpoint 기능을 가진다는 것이 제안되었다. 이러한 결과를 토대로 DPB11과 DPB2는 단순히 유전적인 multi-copy suppression이 아닌 실제 in vivo 상호작용을 보여주었으며, 또한 Dpb2 단백질의 분자간 상호결합이 일어나는 것도 확인하였다.</p>