재조합효소
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1. 개요
재조합효소는 유전체 구조 조작과 유전자 발현 제어를 위해 사용되는 효소로, 장소 특이적 재조합효소와 상동 재조합에 관여하는 효소로 분류된다. 장소 특이적 재조합효소는 세균과 곰팡이에서 유래되었으며, 특정 표적 부위 서열 사이에서 DNA 교환 반응을 촉매하여 절제, 삽입, 역전, 전좌 등의 기능을 수행한다. 상동 재조합효소는 고세균, 세균, 진핵생물, 바이러스 등 다양한 유기체에서 발견되며, DNA 수선 및 유전자 변형 과정에 핵심적인 역할을 한다.
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| 재조합효소 | |
|---|---|
| 재조합효소 | |
 | |
| 식별자 | EC: 2.7.7.- |
| 다른 이름 | 부위 특이적 재조합효소 |
| 기능 | |
| 기능 | DNA 서열의 부위 특이적 재조합 |
| 종류 | |
| 주요 유형 | Cre-Lox 재조합 Flp-FRT 재조합 λ 파지 인테그라제 재조합 |
2. 장소 특이적 재조합효소
DNA 재조합 효소는 유전체 구조를 조작하고 유전자 발현을 제어하기 위해 다세포 유기체에서 사용된다. 세균과 곰팡이에서 유래된 효소로, 각 재조합에 특이적인 짧은(30-40개의 뉴클레오타이드) 표적 부위 서열 사이에서 방향에 민감한 DNA 교환 반응을 촉매한다. 이러한 반응은 절제, 삽입, 역전, 전좌의 기본 기능 모듈을 제공하며, 개별적으로 사용되거나 광범위한 구성으로 결합되어 유전자 발현을 제어하는 데 사용된다.[11][12][13][14][15]
2. 1. 장소 특이적 재조합효소의 종류
DNA 재조합효소는 다세포 생물의 게놈 구조를 조작하고 유전자 발현을 제어하는 데 널리 사용된다. 이 효소는 세균(박테리오파지)과 균류에서 유래하며, 각 재조합효소에 특이적인 짧은(30–40 뉴클레오타이드) 표적 부위 서열 간에 방향 의존적인 DNA 교환 반응을 촉매한다. 이러한 반응은 절제/삽입, 반전, 전좌 및 카세트 교환의 네 가지 기본적인 기능 모듈을 가능하게 하며, 이는 유전자 발현을 제어하기 위해 개별적으로 또는 다양한 구성으로 결합하여 사용되어 왔다.[1][2][3][4][5]종류는 다음과 같다.
- Cre 재조합효소
- Hin 재조합효소
- Tre 재조합효소
- FLP 재조합효소
3. 상동 재조합
재조합효소는 광범위한 유기체에서 상동 재조합에 핵심적인 역할을 한다. 이러한 재조합효소는 고세균, 세균, 진핵생물, 바이러스에서 발견된다.
3. 1. 고균에서의 상동 재조합
재조합효소는 광범위한 유기체에서 상동 재조합에 중심적인 역할을 한다. 이러한 재조합효소는 고균, 세균, 진핵생물 및 바이러스에 존재한다.Sulfolobus solfataricus의 RadA 재조합효소는 DNA 수리 및 가닥 교환, 재조합 수선의 중심 단계를 담당한다.[16] RadA 재조합효소는 세균 RecA 재조합효소보다 진핵 생물 Rad51 재조합효소와 유사성이 더 크다.
아르케아(Archaea) 종인 Sulfolobus solfataricus RadA 재조합효소는 재조합 복구의 핵심 단계인 DNA 쌍 형성 및 가닥 교환을 촉매한다.[6]
3. 2. 세균에서의 상동 재조합
RecA는 세균에 보편적으로 존재하는 재조합효소이다. RecA는 DNA 수선과 관련된 여러 기능을 가지고 있으며, DNA 손상에 의해 정지된 복제 지점의 수리와 자연 유전자 변형의 박테리아 성 과정에서 중심적인 역할을 한다.[17][18]3. 3. 진핵생물에서의 상동 재조합
재조합효소는 광범위한 유기체에서 상동 재조합에 중심적인 역할을 한다. 이러한 재조합효소는 고균, 세균, 진핵생물 및 바이러스에 존재한다.진핵 생물 Rad51 및 관련 계열 구성원들은 고균의 RadA 및 세균의 RecA 재조합효소와 상동성을 가진다. Rad51은 효모에서 인간에 이르기까지 매우 잘 보존되어 있다. 이는 DNA 손상, 특히 이중 가닥 절단과 같은 이중 가닥 손상의 재조합 복구에 핵심적인 기능을 한다. 인간의 경우, Rad51의 과도하거나 부족한 유전자 발현은 다양한 암에서 발생한다.
감수 분열 동안 Rad51은 또 다른 재조합효소인 Dmc1과 상호 작용하여 상동 재조합의 중간체인 전연접 필라멘트를 형성한다.[9] Dmc1의 기능은 감수 분열 재조합으로 제한되는 것으로 보인다. Rad51과 마찬가지로 Dmc1은 세균 RecA와 상동성을 가진다.
3. 4. 바이러스에서의 상동 재조합
일부 DNA 바이러스는 상동 재조합을 촉진하는 재조합효소를 암호화한다. 이에 대한 좋은 예는 박테리오파지 T4가 암호화하는 UvsX 재조합효소이다.[20] UvsX는 세균의 RecA와 상동성을 갖는다. RecA와 마찬가지로 UvsX는 선형 단일 가닥 DNA를 상동성 DNA 이중 나선에 통합하여 D-루프를 생성할 수 있다.참조
[1]
논문
Multiple new site-specific recombinases for use in manipulating animal genomes.
2011-08-23
[2]
논문
Mammalian genome targeting using site-specific recombinases.
2006-01-01
[3]
논문
Molecular neuroanatomy's "Three Gs": a primer.
2007-04-05
[4]
논문
Combinatorial methods for refined neuronal gene targeting.
https://zenodo.org/r[...]
2007-10
[5]
논문
Targeting cells with single vectors using multiple-feature Boolean logic.
2014-07
[6]
논문
RadA protein is an archaeal RecA protein homolog that catalyzes DNA strand exchange
[7]
논문
The importance of repairing stalled replication forks
[8]
논문
Adaptive value of sex in microbial pathogens
[9]
논문
Spontaneous self-segregation of Rad51 and Dmc1 DNA recombinases within mixed recombinase filaments
[10]
서적
DNA repair in bacteriophage
Humana Press, Totowa, NJ
2001
[11]
논문
Multiple new site-specific recombinases for use in manipulating animal genomes.
2011-08-23
[12]
논문
Mammalian genome targeting using site-specific recombinases.
2006-01-01
[13]
논문
Molecular neuroanatomy's "Three Gs": a primer.
2007-04-05
[14]
논문
Combinatorial methods for refined neuronal gene targeting.
https://zenodo.org/r[...]
2007-10
[15]
논문
Targeting cells with single vectors using multiple-feature Boolean logic.
2014-07
[16]
논문
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[17]
논문
The importance of repairing stalled replication forks
[18]
논문
Adaptive value of sex in microbial pathogens
[19]
논문
Spontaneous self-segregation of Rad51 and Dmc1 DNA recombinases within mixed recombinase filaments
[20]
서적
DNA repair in bacteriophage
Humana Press, Totowa, NJ
2001
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