DNA 대사와 유전체 무결성

오상진

서울대미생물학과졸업(1988석사,박사),미국프린스턴대학분자생물학과포스트닥(1988-1991),미국뉴욕마운트사이나이의과대학방문교수(2001-2002),전남대학교생명과학기술학부교수(현재)
저서로인체노화(탐구당,2005),알기쉬운바이러스(탐구당,2006),일반미생물학(전남대학교출판부,2012),노화의생물학(탐구당,2015)등이있다.

머리말4
01DNA,염색체,유전체불안정성14
1.DNA의구조15
2.진핵생물의염색체구조17
3.동원체와텔로미어22
4.유전체23
4.1인간유전체의유전자배열은논리적이지않다24
4.2반복적인DNA는인간유전체의중요요소이다25
4.3레트로트랜스포존은인간유전체의상당부분을차지한다27
5.유전체의불안정성27
5.1일반적인유전체상황28
5.2유전체불안정의원인28
5.3신경질환및신경근육질환에서유전체불안정31
5.4.암에서유전체불안정32

02돌연변이와돌연변이의원인36
1.돌연변이38
1.1돌연변이는자연적인상태에서도일정한비율로발생하고있다38
1.2DNA는가수분해와탈아미노화에의해자연적손상이일어난다39
2.DNA돌연변이의원인41
2.1DNA손상의원인42
2.2DNA는알킬화,산화및자외선에의해손상을받는다43

03활성산소종(ROS)47
1.‘활성산소종’이란과연무엇인가?49
2.활성산소종의생성기전55
2.1미토콘드리아와활성산소종55
2.2활성산소종을생성하는세포효소반응58
2.3자외선과활성산소종59
3.활성산소종과DNA손상60
3.1DNA복구기작61

04세포분열과다운증후군65
1.진핵세포의염색체들은상동적쌍으로존재한다66
2.세포주기68
3.세포주기의조절체계68
3.1G1/S체크포인트는다시되돌릴수없는시점이다69
3.2G2/M검문지점은세포구조의대규모재배열을위한시점이다70
3.3사이클린과CDK가DNA복제를시작한다70
3.4인산화효소억제단백질(CDKI)의결합72
3.5DNA복제에는많은단백질들이관여한다73
3.6세포주기의일부세포는세포주기에서빠져나와G0기로진입할수있다73
4.유사분열74
4.1DNA무결성(integrity)은체크포인트와복구기작의작용으로일어난다75
4.2염색체정렬은유사분열방추사조립검문지점에의해보증된다75
4.3세포질분열은유사분열이끝난후에만일어난다76
5.유사분열의단계77
6.감수분열의단계77
6.1제1감수분열78
6.2제2감수분열80
7.염색체의변화80
7.1염색체구조의변화82
7.2염색체수의변화83
8.다운증후군84

05DNA대사85
1.DNA의복제87
1.1원핵생물의DNA복제87
1.2진핵생물의DNA복제89
1.3DNA중합효소는DNA복제의주효소이다90
1.4DNA복제에는여러종류단백질들이필요하다91
1.5헬리카제는새로운DNA합성을위하여DNA를풀어서주형가닥을노출시킨다92
1.6RNA프라이머는DNA중합효소가새로운DNA가닥을합성하기위한시작점을제공한다93
1.7DNA복제는매우정확하다93
1.8DNA중합효소의종류는다양하다94
1.9텔로머레이스는선형DNA분자들끝에서의특별한복제문제점을해결한다96
2.DNA의전사(Transcription)97
2.1분자수준에서유전자는전사되어기능적산물을생산한다97
2.2RNA중합효소가RNA합성을주도한다98
2.3진핵세포의전사는기본적으로원핵세포의전사와유사하지만더많은단백질들이관여한다99
3.진핵세포에서의RNA가공100
3.1스플라이싱은인트론의제거와엑손의연결을포함한다101
3.2RNA가공은진핵생물mRNA말단에5′모자(cap)와
3.3poly(A)꼬리를추가하는것을포함한다102
4.재조합103
4.1상동재조합104
5.전위(transposition)106
5.1복제적전위와비복제적전위108
5.2비정통적재조합108
5.3레트로트랜스포존은RNA중간체를이용하여이동한다110
6.후성유전학111
6.1노화동안의후성유전학적변화111
6.2노화동안의DNA메틸화변화112

06DNA손상과복구114
1.유전체의손상116
2.DNA복구(repair)기작119
2.1염기절제복구(Baseexcisionrepair,BER)122
2.2뉴클레오티드절제복구(Nucleotideexcisionrepair,NER)124
2.3불일치복구(MismatchReapir,MMR)130
2.4상동재조합복구(Homologousrecombination,HR)131
2.5비상동말단연결복구(nonehomologousendjoining:NHEJ)132
3.DNA손상반응(damageresponse)134
3.1감지기(Sensors)135
3.2변환기(Transducers)135
3.3효과기(Effectors)138

07DNA손상과p53140
1.DNA복구와p53141
1.1뉴클레오티드절제복구(NER)과p53143
1.2염기절제복구에서p53의기능146
1.3Mismatchrepair에서p53의기능149
1.4이중가닥절제복구과재조합과정에서p53의기능150
1.5p53과RecQhelicase153
2.유전체안정성과p53154
2.1p53은유전체불안정성을차단한다155
2.2DNA손상은p53을활성화한다157
2.3염색체이수성,배수성과p53158
2.4p73은유전체의안정성을돕는다160
2.5돌연변이p53은ATM경로억제를통해유전적불안정성을증가시킨다161

08p53과이동성유전인자163
1.서론164
2.반복요소repetitiveelements에숙주가선택한기능이존재하는가?166
3.p53단백질은반복요소가이동하는것을제한한다167
4.p53이반복요소repetitiveelements를억제할수있도록하는기작169
5.결론171

09텔로미어와유전체보호174
1.텔로미어의구조및유지174
1.1텔로미어DNA와G-사중가닥체174
1.2쉘터린176
2.텔로미어기능이상의분자적기반183
2.1유전체불안정성에서텔로미어“uncapping”의역할183
3.유전체불안정성의근원,텔로미어184
3.1유전체불안정성과텔로머레이스184
3.2유전체불안정성과쉘터린단백질186
4.텔로미어의텔로머레이스-매개신장187
4.1인간텔로머레이스의세포주기에의해조절되는수송187
4.2텔로미어에모집과쉘터린과연합188

10유전체안정성과CST의역할191
1.텔로미어복제과정개요192
2.CST복합체195
2.1CST복합체의보존195
2.2DNA결합활성197
2.3DNA중합효소알파-프리마제의자극198
3.세포생존을위한CST의중요성199
4.텔로미어복제에서의CST역할200
4.1텔로머레이스억제와C-가닥채우기200
4.2텔로미어듀플렉스복제201
5.복제정지후에유전체전체의복제복구에서새로운역할202
5.1반복적인DNA요소의복제202
5.2휴면복제원점활성화203
5.3유사분열에서복제되지않은DNA가초래하는결과205
6.CST와질병206
6.1코츠플러스와선천성이상각화증206
6.2암208

11유전체안정성과WRN단백질209
1.DNA복제기작에서WRN단백질의역할211
2.DNA복구기작에서WRN단백질의역할213
2.1RecQhelicase와WRN213
2.2p53-매개경로(p53-mediatedpathway)에서WRN의역할216
2.3DNArepair경로에서WRN의기능218
3.텔로미어에서WRN단백질의역할221
3.1WS세포에서보이는스트레스반응과텔로미어기능장애221
3.2텔로미어에서WRN의역할224
3.3텔로미어대사과정에서WRN의역할226
3.4mTerc-/-Wrn-/-돌연변이생쥐는인간WS(워너증후군)모델이된다228
3.5mTerc-/-Wrn-/-세포의텔로미어에서는상동재조합증가와ALT경로의진행이일어난다229

12유전체불안정성과조로증232
1.조로증233
2.워너증후군235
3.허친슨-길포드조로증후군238
3.1샘번스와조로증연구재단240
3.2허친슨-길포드조로증후군특성242
3.3HGPS조로증의원인유전자245
3.4라민A생합성과post-translationalprocessing248
3.5HGPS조로증에서의유전체불안정성250
3.6텔로미어유지에대한라민A의역할254
3.7조로증대사에관한쥐모델255
3.8허친슨-길포드조로증후군과대사적기능이상256
4.코케인증후군257
5.블룸증후군259

13색소성건피증261
1.XP의역사262
2.XP의분자생물학264
2.1햇빛노출과피부암과의관계264
2.2자외선으로인한피부손상및피부암발생에서일광화상의역할265
2.3광노화의모델266
2.4임상연구모델:피부암의화학예방법267
2.5손상인자에대한민감성의특이성268
2.6DNA복구-발암의분자메커니즘268
2.7신경퇴행을동반하는XP272
2.8DNA복구장애를가진가족내에서의관계273

14헌팅턴무도병276
1.헌팅턴병연구의역사277
1.1헌팅턴병의발견277
1.2헌팅턴유전자의발견278
2.헌팅턴병의증상282
3.야생형헌팅틴단백질:구조및기능282
4.헌팅턴병의발병기전286
4.1돌연변이헌팅틴의응집체형성286
4.2유전자발현의dysregulation288
4.3헌팅틴은스캐폴드단백질로작용한다290
4.4단백질분해시스템의손상290
4.5미토콘드리아기능장애291
4.6응집체의세포간전달292
5.결론295

15유전체불안정성과암294
1.종양형성의주된동력으로서의유전체불안정성295
2.유전체무결성을유지하는데사용되는주요기작296
2.1DNA복제의정확성296
2.2산발적인DNA손상에대한오류-없는복구(error-freerepair)297
3.유사분열단계에서정확한염색체분리299
4.세포주기진행을조정하는체크포인트299

16아폽토시스301
1.세포예정사302
1.1자가포식303
1.2괴사(necrosis)304
1.3아폽토시스305
1.4네크로톱시스307
2.아폽토시스기작307
2.1아폽토시스의유전적조절310