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DNA 산화에 대한 방어 전략

전문가 제언: ○ 산소는 강력한 산화제이며 호흡에서는 효과적인 최종 전자 수용체로 작용한다. 대기 중의 산소는 정상적인 기본 상태에서는 triplet oxygen (3O2)으로 존재하지만 여러 가지 산화반응에서 산화력이 너무 강해 생물체의 세포에 독성을 나타내는 다양한 종류의 활성 산소가 만들어진다. 이들 중에 가장 활성이 강한 것은 singlet oxygen(1O2)으로 많은 세포 성분에 독성을 나타낸다. 이 활성 산소는 광화학적으로 또는 생화학적으로 생성되지만 많은 생물종에서는 카로티노이드 색소에 의해 무독화된다. 그 외에 superoxide anion, 과산화수소, hydroxyl radical 등의 활성 산소가 생체 내의 다양한 산소에 의한 산화작용의 부산물로 생성된다. 그러나 대부분의 생물 세포는 이들을 분해하여 독성을 최소화하는 catalase, peroxidase, superoxide dismutase 등의 효소를 갖고 있다.

○ 활성 산소의 작용에 의한 세포 성분의 산화 중 생명체에 가장 치명적인 것은 DNA의 산화이다. 이것은 DNA 구조에 손상을 야기하여 DNA 복제에 실패하여 세포가 죽거나 염기서열의 변화로 돌연변이가 유발될 수 있다. 그러나 지구상의 생명체는 하등생물로부터 고등생물까지 다양한 수단의 DNA 수복 기능을 갖고 있다. 이와 같은 수복 기능은 생물종의 안전성에 중요할 뿐만 아니라 돌연변이 형성 과정에도 필수적인 요소이다. 특히 실수가 쉽게 일어나는(error-prone) 수복 과정은 다른 형질의 표현형을 나타내는 돌연변이 형성에 중요한 작용을 담당한다.

○ DNA 손상의 수복은 크게 광회복과 암회복의 2가지 방법으로 수행되는데 광회복은 다양한 종류의 효소 작용으로 수행되며 대체로 정상 상태로(error-free) 수복된다. 암회복은 서로 다른 3가지 기전으로 수행되는데 손상된 DNA 부분을 절단하여 제거하는 excision repair, 손상된 DNA 조각을 다른 조각으로 재구축하는 recombinational repair, 손상에 대한 관용(tolerance)를 나타내는 SOS repair로 구별된다. 특히 활성 산소에 의한 DNA의 산화로 야기되는 손상은 염기제거 수복(base excision repair) 기전이 중요하게 작동하는 것으로 알려져 있다.

저자: Qiu-Mei Zhang ; Nobuya Nakamura ; Shin-Ichiro Yonekura ; Shuji Yonei
자료유형: 학술정보