์ ๊ธฐ์ฒด๋ DNA ๋ณต์ ์ค์ ๋ฐ์ํ๋ ๋ดํด๋ ์คํ์ด๋(nucleotide) ๋ฏธ์ค๋งค์น(mismatch; ์ผ๊ธฐ์ ๋ถ์ผ์น)๋ฅผ ํ์งํ๊ณ ๊ณ ์น ์ ์์ต๋๋ค. ์ด ์ ๊ตํ ๊ณผ์ ์ ์๋ก์ด ๊ฐ๋ฅ์ ์๋ณํ๊ณ ์๋ชป๋ ์ผ๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ๋ฐ๋ฅธ ๋ดํด๋ ์คํ์ด๋๋ก ๊ต์ฒดํด์ผ ํฉ๋๋ค. ๋ฏธ์ค๋งค์น ๋ณต๊ตฌ(mismatch repair; ๋ฏธ์ค๋งค์น ํ๋ณต)๋ ์ํต์๋ฌผ(prokaryote)๊ณผ ์งํต์๋ฌผ(eukaryote) ๋ชจ๋์์ ๋ฐ์ํ๋ฉฐ, ์ฌ๋ฌ ๋จ๋ฐฑ์ง์ ์ํด ์กฐ์ ๋ฉ๋๋ค.
์ธ๊ฐ ์ ์ ์ฒด๋ ์ธํฌ๋น 30์ต ๊ฐ ์ด์์ DNA๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ต๋๋ค. ์ธํฌ ๋ถ์ด ์ ์, ๊ทธ ๋ฐฉ๋ํ ์์ ์ ์ ์ ๋ณด๊ฐ ๋ณต์ ๋์ด์ผ ํฉ๋๋ค. DNA ์คํฉํจ์(DNA polymerase; DNA ํด๋ฆฌ๋จธ๋ ์ด์ค)์ ๊ต์ ๋ฅ๋ ฅ์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ , ๋ณต์ ์ค๋ฅ๋ ์ฝ ๋ฐฑ๋ง ๊ฐ์ ์ผ๊ธฐ์๋ง๋ค ๋ฐ์ํฉ๋๋ค. ํ ๊ฐ์ง ์ค๋ฅ ์ ํ์ ๋ดํด๋ ์คํ์ด๋์ ๋ถ์ผ์น, ์ฆ ๋ฏธ์ค๋งค์น์ ๋๋ค (์: A๊ฐ G์ ์์ ์ด๋ฃจ๊ฑฐ๋ T์ C๊ฐ ์์ ์ด๋ฃน๋๋ค). ์ด๋ฌํ ๋ฏธ์ค๋งค์น๋ Mutator ๋จ๋ฐฑ์ง๊ตฐ(Mutator protein family)์ ์ํด ๊ฐ์ง๋๊ณ ๋ณต๊ตฌ๋ฉ๋๋ค. ์ด ๋จ๋ฐฑ์ง๊ตฐ์ ์ฒ์์ ๋์ฅ๊ท ๋ฐํ ๋ฆฌ์ Escherichia coli(E. coli)์์ ๋ฐ๊ฒฌ๋์์ง๋ง, ์ํต์๋ฌผ(prokaryote)๊ณผ ์งํต์๋ฌผ(eukaryote) ์ ๋ฐ์ ํด๋น ๋จ๋ฐฑ์ง๊ตฐ์ ๋์กฑ์ฒด(homolog)๊ฐ ๋ฐ๊ฒฌ๋ฉ๋๋ค.
Mutator S (MutS)๋ ๋ฏธ์ค๋งค์น๋ฅผ ์๋ณํ๊ณ ๊ทธ๊ณณ์ ๊ฒฐํฉํด ๋ฏธ์ค๋งค์น ๋ณต๊ตฌ(mismatch repair, ์ค์ฌ์ MMR)๋ฅผ ์์ํฉ๋๋ค. ๊ทธ๋ฐ ๋ค์ MutL์ ์ด๋ค ๊ฐ๋ฅ์ด ์๋ก์ด ๊ฐ๋ฅ์ธ์ง ์๋ณํฉ๋๋ค. ์ ๊ฐ๋ฅ๋ง ๋ณต๊ตฌํ๊ณ ์ฃผํ(template) ๊ฐ๋ฅ์ ๊ทธ๋๋ก ์ ์งํ๋ฉด ๋ฉ๋๋ค. ๊ทธ๋ ๋ค๋ฉด ์ด๋ป๊ฒ ์ด ๋ถ์๋ค์ด ์๋ก ํฉ์ฑ๋ DNA ๊ฐ๋ฅ์ ์๋ณํ ์ ์์๊น์?
์ฌ๋ฌ ์ ๊ธฐ์ฒด์ ์๋ก์ด ๊ฐ๋ฅ์ ์๋ ์ฌ์ดํ ์ (cytosine; ์ํ ์ )๊ณผ ์๋ฐ๋(adenine) ์ผ๊ธฐ๋ ๋ณต์ ํ ์ผ๋ง ํ์ ๋ฉํธ๊ธฐ(methyl group)๋ฅผ ๋ฐ์ต๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ Mut ๋จ๋ฐฑ์ง์ ์์ง ๋ฉํธํ ๋์ง ์์ ์ผ๊ธฐ์์ด๋ฅผ ์ธ์ํจ์ผ๋ก์จ ์๋ก์ด ๊ฐ๋ฅ์ ์๋ณํฉ๋๋ค. ๋ํ, ์งํต์๋ฌผ์์ ์๋ก ํฉ์ฑ๋ ๊ฐ๋ฅ์ DNA ๋(nick)์ด๋ผ๊ณ ๋ถ๋ฆฌ๋ ์์ ๊ท ์ด์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ด ๋์ต๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ MMR ๋จ๋ฐฑ์ง์ ๋์ด ์๋ ๊ฐ๋ฅ์ ์๋ณํ๊ณ ํด๋น ๊ฐ๋ฅ์ ๋ณต๊ตฌ๋ฅผ ์ํ ํ์ ์ผ๋ก ์ผ์ ์ ์์ต๋๋ค.
์๋ก์ด ๊ฐ๋ฅ์ด ํ์ธ๋๋ฉด ํต์ฐ๋ถํดํจ์(nuclease)๋ ๋ฌธ์ ๋ถ์๋ฅผ ์ ๋จํ๊ณ ์๋ชป๋ ๋ดํด๋ ์คํ์ด๋๋ฅผ ์ ์ ํฉ๋๋ค. ์ด์ด์ DNA ์คํฉํจ์๊ฐ ๊ทธ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ ํํ ๋ดํด๋ ์คํ์ด๋๋ก ์ฑ์ฐ๊ณ DNA ์ฐ๊ฒฐํจ์(DNA ligase)๊ฐ DNA์ ๋น-์ธ์ฐ ๋ผ๋๋ฅผ ๋ดํฉํด ๋ฏธ์ค๋งค์น ๋ณต๊ตฌ ๊ณผ์ ์ ์๋ฃํฉ๋๋ค.
MutS์ ํด๋นํ๋ ์ธ๊ฐ์ ๋์กฑ์ฒด๋ Mutator S homolog 2, ์ค์ฌ์ MSH2๋ผ๊ณ ๋ถ๋ฆ ๋๋ค. MSH2 ๊ธฐ๋ฅ์ด ์์๋ ๊ฒฝ์ฐ ์ ์ ์ฒด(genome) ์ ์ฒด์ ์ ๋์ฐ๋ณ์ด(point mutation)์ ํ๋ ์์ฌํํธ ๋์ฐ๋ณ์ด(frameshift mutation)๊ฐ ์ ๋๋ก ๋ณต๊ตฌ๋์ง ์์ต๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์์๋ MSH2์ ์ฌ๋ณธ ํ ๊ฐ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ ์ธ๊ฐ์ ์์ ๊ฑธ๋ฆด ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ด ํฝ๋๋ค.
MMR์ด ๋ฏธ์ค๋งค์น๋ฅผ ์ ๋ ๋์น์ง ์๋ ๊ฒ์ด ๊ฐ์ฅ ์ข์๊น์? ๋ฎ์ ๋์ฐ๋ณ์ด์จ(mutation rate)์กฐ์ฐจ๋ ์ ๊ธฐ์ฒด์ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ์ผ์ผํฌ ์ ์์ต๋๋ค. ํํธ, ๋์ฐ๋ณ์ด๋ ์ง๋จ์ ์ ์ ์ ๋ณํ์ ๊ธฐ์ฌํ๊ธฐ๋ ํฉ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด, ๋ฏธ์ค๋งค์น๋ฅผ ํ์ฉํ๋ ๋ฏธ์ค๋งค์น ๋ณต๊ตฌ ์์คํ ์ ๋ฐํ ๋ฆฌ์์๊ฒ ์ฐ์ฐํ ํญ์์ ๋ด์ฑ์ ๋ถ์ฌํ๋ ์ ์ ์์ ๋์ฐ๋ณ์ด๋ก ์ด์ด์ง ์ ์๊ณ , ๋ฐ๋ผ์ ํญ์์ ์ ๋ ธ์ถ๋์์ ๋ ๋ฐํ ๋ฆฌ์ ์์กด๊ณผ ์์์ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ์ฆ๊ฐ์ํฌ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด๊ฒ์ ๋ฐํ ๋ฆฌ์ ๊ฐ์ฒด๊ตฐ์๊ฒ ์ข์ ์์์ด์ง๋ง ์ ์ผ๋ณ๊ณผ ์ธ์ฐ๊ธฐ ์ํด ํญ์์ ์ ์์กดํ๋ ์ฌ๋์๊ฒ๋ ๋์ ์์์ ๋๋ค.
์ฌ์ค, ํฉ์ํฌ๋์๊ตฌ๊ท Staphylococcus aureus ๊ท ์ฃผ๋ ์ ์ ๋ ๋ค์ ๋ด์ฑ(multidrug-resistance)์ ๊ฐ์ถ๊ณ ์๋๋ฐ, ์ด๋ ๋ฃ๋ ํญ์์ ๊ฐ ๊ฑฐ์ ์๊ฑฐ๋ ์ ํ ์์ด ํ์์๊ฒ ๋ฐ์ํ๋ ํด๋น ๋ฐํ ๋ฆฌ์์ ํ์ฐ์ ๋ง์ ์ ์๋ค๋ ๊ฒ์ ์๋ฏธํฉ๋๋ค. ๋ค์ ๋ด์ฑ ๋ฐํ ๋ฆฌ์์ ์ํ ๊ฐ์ผ์ ๋์ ์ฌ๋ง๋ฅ ๊ณผ ๊ด๋ จ์ด ์์ต๋๋ค. ๊ฐ์ถ ์์ฐ ์ ํญ์์ ์ ๊ด๋ฒ์ํ ์ฌ์ฉ๊ณผ ๋ถ์ ์ ํ๊ฒ ์งง์ ํญ์์ ํฌ์ฌ๋ ๋ค์ ๋ด์ฑ ๋ฐํ ๋ฆฌ์ ์ถํ์ ๊ธฐ์ฌํฉ๋๋ค.