진핵 세포에서 DNA 복제는 고도로 보존되고 엄격하게 조절됩니다. 여러 선형 염색체는 세포 분열 전에 높은 충실도로 복제되어야 하므로 복제 과정에서 특수한 역할을 수행하는 많은 단백질이 있습니다. 복제는 시작(initiation), 신장(elongation), 종결(termination)의 세 단계로 발생하며, 핵에 두 개의 완전한 염색체 세트로 끝납니다.

많은 단백질이 기원에서 복제를 조율합니다

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진핵 복제는 원핵 DNA 복제와 동일한 원리를 많이 따르지만 게놈이 훨씬 크고 염색체가 원형이 아닌 선형이기 때문에 이 과정에는 더 많은 단백질이 필요하고 몇 가지 주요 차이점이 있습니다. 첫째, 원핵생물과 달리 진핵생물의 복제는 각 염색체를 따라 여러 복제 기원에서 동시에 발생합니다. 개시자 단백질은 이러한 기원을 인식하고 결합하며 DNA 이중 나선을 풀기 위해 헬리카제 단백질을 모집합니다. 각 원본 지점에서 두 개의 복제 분기점이 형성됩니다. 그런 다음 Primase는 DNA의 단일 가닥에 짧은 RNA 프라이머를 추가하며, 이는 DNA 중합효소가 염기서열을 결합하고 복사하기 시작하는 시작점 역할을 합니다. DNA는 5'에서 3' 방향으로만 합성될 수 있으므로 단일 복제 분기점에서 두 가닥의 복제는 두 가지 다른 방향으로 진행됩니다. 선행 가닥은 연속적으로 합성되는 반면, 지연 가닥은 오카자키 단편이라고 하는 100-200 염기쌍 길이의 짧은 스트레치로 합성됩니다. 대부분의 복제가 완료되면 RNase 효소가 RNA 프라이머를 제거하고, DNA 중합효소가 간극을 메우고, DNA 리가아제가 새로운 가닥의 간극을 밀봉합니다.

Polymerases 간의 복제 작업 분

단

진핵생물에서 DNA를 복사하는 작업량은 여러 가지 다른 유형의 DNA 중합효소로 나뉩니다. 모든 유기체에 걸친 DNA 중합효소의 주요 계열은 단백질 구조와 아미노산 서열의 유사성에 따라 분류됩니다. 가장 먼저 발견된 과(family)는 A, B, C, X로 명명되었으며, Y족과 D족은 나중에 확인되었다. 진핵생물의 Family B polymerases에는 복제 포크에서 프리마제(primase)로 기능하는 Pol α와 주형의 선행 및 후행 가닥에서 DNA 복제 작업의 대부분을 수행하는 효소인 Pol δ 및 ε이 포함됩니다. 다른 DNA 중합효소는 DNA 손상 복구, 미토콘드리아 및 플라스티드 DNA 복사, RNA 프라이머를 제거한 후 지연된 가닥의 DNA 염기서열 공백 메우기와 같은 작업을 담당합니다.

텔로미어는 염색체의 끝을 분해로부터 보호합니다.

진핵 염색체는 선형이기 때문에 말단에서 분해되기 쉽습니다. 중요한 유전 정보를 손상으로부터 보호하기 위해 염색체의 끝에는 고도로 보존된 G가 풍부한 DNA인 텔로미어의 많은 비암호화 반복이 포함되어 있습니다. 염색체의 각 끝에 있는 짧은 단일 가닥 3' 돌출부는 핵 내의 염색체를 안정화하는 특수 단백질과 상호 작용합니다. 지연된 가닥이 합성되는 방식 때문에, 소량의 텔로머 DNA는 각 세포 분열과 함께 복제될 수 없습니다. 그 결과, 텔로미어는 많은 세포 주기가 진행되는 동안 점차 짧아지며, 따라서 세포 노화의 지표로 측정될 수 있습니다. 생식 세포 및 줄기 세포와 같은 특정 세포 집단은 텔로미어를 늘리는 효소인 텔로머라아제를 발현하여 텔로미어가 짧아지기 전에 세포가 더 많은 세포 주기를 거칠 수 있도록 합니다.