7.16
부위 특이적 재조합(Site-specific recombinase)은 부위 특이적 재조합효소(site-specific recombinase)라고 하는 특수 효소가 일부 서열 상동성을 공유하는 정의된 부위 사이의 DNA 절편 이동을 촉매하는 유전자 교환의 한 유형입니다.
이와 같은 움직임이 발생할 때, 교환되는 영역은 일반적으로 약 20-30 염기쌍 길이의 이중 가닥 DNA로 구성된 한 쌍의 대칭 서열에 의해 측면에 있습니다.
이러한 염기서열에 결합하는 재조합효소(recombinase)라고 하는 특수 효소는 세린(Serine) 또는 티로신(Tyrosine) 재조합효소 계열에 속할 수 있습니다. 이 계열은 효소의 활성 부위에 세린(serine) 또는 티로신(tyrosine) 잔류물을 가지고 있으며 뚜렷한 메커니즘을 사용합니다.
세린 재조합효소(serine recombinase)의 경우, 소단위체(subunit)는 먼저 새로운 인식 서열에 특이적으로 결합하여 시냅스 복합체(synaptic complex)를 형성합니다. 그런 다음, 활성 부위 세린은 이러한 염기서열의 중심에 있는 포스포다이에스테르 DNA 골격을 공격하여 교차 부위로 알려진 중단점을 생성합니다.
다음으로, 세린 재조합효소는 가닥 교환이 진행되기 전에 관련된 모든 DNA 나선을 절단합니다.
대조적으로, 티로신 재조합효소는 동일한 방식으로 결합하지만 한 번에 DNA 이중체의 한 가닥을 절단하고 결합합니다. 그런 다음 티로신 잔기는 절단된 가닥의 3' 말단과 공유 결합하는 반면 유리 5' 수산기는 단백질-DNA 결합을 공격하여 Holliday 접합 중간체를 형성합니다.
이 복잡한 패턴이 첫 번째 크로스오버 이벤트입니다. 그런 다음, 두 번째 이벤트에서 나머지 DNA 가닥이 절단되고 재조합 소단위체에 의해 교환될 때, Holliday 접합은 재조합 산물로 분해됩니다.
이와 같은 재조합 이벤트의 세 가지 잠재적 결과가 있습니다.
첫 번째는 원형 DNA 분자가 두 번째 선형 DNA에 삽입되는 통합입니다.
두 부위가 모두 동일한 DNA 분자에 있을 때 두 번째 결과는 절단될 수 있으며, 잘라낸 DNA 부분이 단순히 제거되어 게놈의 다른 곳에서 자유롭게 통합될 수 있습니다.
세 번째 시나리오에서는 절개 부위가 반대 방향에 있는 경우 DNA 절편이 제거된 다음 반대 방향으로 다시 통합되는 반전이 발생할 수 있습니다.
이 현상에 대한 잘 연구된 예는 박테리아 Salmonella의 염색체 분절의 부위 특이적 역전으로, 이를 통해 환경에 따라 두 가지 유형의 단백질 편모를 생성할 수 있으며, 이 과정을 상 변이(Phase Variation)라고 합니다.
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