유전자 전달 메커니즘 - 형질도입, 접합

형질도입 (transduction)

 

1915년, 위스콘신 대학교 매디슨의 조슈아 레더버그와 노턴 진더가 형질도입을 발견했다. 어떤 세균의 DNA가 바이러스를 통해서 다른 세균으로 옮겨가는 현상이다. 바이러스 벡터를 통해 외부 DNA가 다른 세포에 도입되는 경우에도 형질도입이라고 하는데, 이 방법은 분자생물학자들이 외부 유전자를 숙주세포의 게놈에 도입할 때 흔히 사용된다. 한 세포로부터 다른 한 세포로의 DNA 전달이 바이러스에 의해 이루어질 수도 있 으며 이는 자연계에서 중요한 역할을 한다.

 

가장 보편적인 형태의 형질도입인 일반 형질도입(generalized transduction)에서는 수령 세포(recjpient cells)가 감염됨으로써 이 박테리아의 DNA가 100개 정도의 조각으로 쪼개진다. 이 조각들의 하나가 우연 히 파지 입자 속으로 싸여 들어갈 수도 있다. 이러한 결함이 있는 파지 입자는 자신 이 가지고 있던 박테리아 DNA를 다른 박테리아 내부에 주입하는데, 여기서 주입된 DNA가 원래의 DNA와 재조합될 수 있다.

 

일반 형질도입에 의해서는 어떠한 박테리아 유전자도 전달될 수 있다. 또 하나의 전달 방법으로서 전달될 유전자에 대해 훨씬 더 큰 특정성을 갖는 것이 특수 형질도입(specialized transduction)이다. 여기서는 마지가 염색체 상의 특정 위 치에 편입되며, 한 유전자의 전달 빈도는 이것의 편입(incorporation) 위치로부터의 거리와 관계가 있다. 잠재 세포(lysogenic coll) 란 파지 또는 파지 DNA가 염색제 DNA에 편입되어 있는 세포를 말한다. 람다 파지 (phage lambda)는 이와 같은 용원성(temperate) 파지 (세포를 분해시키거나 염색체에 편입되는)의 한 예이다. 이러한 파지들은 거의 불변적으로 염색체의 특정 위치에 삽 입된다. 프로파지 (prophage : 염색체 안의 파지 DNA)의 용균 사이클(lytic cycle)로 의 전환은 정상적인 경우 매우 드문 일이지만, 자외선이나 기타 DNA 복제를 방해하는 물질에 노출될 경우 거의 전체 배양제에 걸쳐 유도될 수 있다.

 

접합 (Bacterial conjugation)

 

무성생식의 이분열과 마찬가지로, 특별한 생식세포를 분화하지 않고 모세포가 그대로 배우자의 성질을 띠고 행동하는 경우로, 접합(좁은 의미)이라고도 한다. 접합은 자주 박테리아 단위의 유성생식 혹은 짝짓기라고 잘못 간주된다.

 

접합의 예는 다음과 같다

 

- 세균의 접합: 성 선모(sex pili)가 유전 물질 교환을 위해 사용

- 자낭균류에서의 접합: 단세포인 효모균에서 개체접합 관찰가능(양세포의 융합, 내용물이 한쪽에서 다른 쪽으로 옮겨가는 것 등 종류에 따라 여러 형태 존재). 접합하는 세포는 생식 세포로서의 특별한 형태를 나타내는데 이것을 배우자낭이라 부란다. 난균류의 물곰팡이속에는 이 배우자낭의 접합에 의한 유성색식 관찰 가능.

- 녹조식물의 접합: 접합조식물에는 단세포인 것과 실 모양으로 세포가 이어진 것이 있다.