What happens when your DNA is damaged? - Monica Menesini

손상된 DNA에는 어떤일이 생길까요? -|모니카 메네시니(Monica Menesini)

번역: Gwajeong Jeong 검토: Serin Choi

The DNA in just one of your cells

DNA는 하루에도 수만 번의 손상을

gets damaged tens of thousands of times per day.

입는 세포 중의 하나입니다.

Multiply that by your body's hundred trillion or so cells,

이것을 여러분의 몸에 있는 100조 개 가량의 세포에 곱해본다면

and you've got a quintillion DNA errors everyday.

하루에만 100경 번의 DNA 오류가 발생하는 것입니다.

And because DNA provides the blueprint

그리고 DNA는 여러분의 세포가 제 기능을 하는데

for the proteins your cells need to function,

필요한 단백질을 생산하기 때문에

damage causes serious problems, such as cancer.

그러한 피해는 암과 같은 심각한 문제를 일으키기도 합니다.

The errors come in different forms.

오류는 다양한 형태로 나타나는데

Sometimes nucleotides, DNA's building blocks, get damaged,

때로는 DNA의 구성요소인 뉴클레오티드가 손상을 입습니다.

other times nucleotides get matched up incorrectly,

어떤 경우에는 뉴클레오티드가 잘못 결합되어서

causing mutations,

변이를 일으킵니다

and nicks in one or both strands can interfere with DNA replication,

한 쪽 혹은 양 쪽 사슬에 생긴 상처는 DNA 복제를 방해하거나

or even cause sections of DNA to get mixed up.

심지어 DNA의 일부가 섞여 버리기도 합니다.

Fortunately, your cells have ways of fixing most of these problems

다행히도, 여러분들의 세포는 이러한 문제들의 대부분을 해결할 수 있는

most of the time.

방법을 알고있습니다.

These repair pathways all rely on specialized enzymes.

이러한 수리 과정은 전문화된 효소를 필요로 합니다.

Different ones respond to different types of damage.

각각의 손상에 따라 알맞은 효소들이 대응합니다.

One common error is base mismatches.

흔히 일어나는 오류 중 하나는 염기쌍의 비정상적인 결합입니다.

Each nucleotide contains a base,

각각의 뉴클레오티드는 염기를 하나씩 가지고 있는데

and during DNA replication,

DNA 복제가 일어나는 동안

the enzyme DNA polymerase is supposed to bring in the right partner

DNA 중합효소는 알맞은 상대를 데려와서

to pair with every base on each template strand.

주형가닥의 각 염기에 맞는 짝을 지어줘야 합니다.

Adenine with thymine, and guanine with cytosine.

아데닌은 티아민과 구아닌은 시토신과 짝을 이룹니다.

But about once every hundred thousand additions,

하지만 대략적으로 10만번당 1번 꼴로

it makes a mistake.

실수가 생깁니다.

The enzyme catches most of these right away,

효소는 이런 상황을 금세 알아채서

and cuts off a few nucleotides and replaces them with the correct ones.

몇 개의 뉴클레오티드를 잘라내고 적절한 뉴클레오티드로 대체합니다.

And just in case it missed a few,

그리고 만약에라도 놓쳤을 경우를 대비해서

a second set of proteins comes behind it to check.

두 번째 단백질 무리가 뒤따라 오면서 확인과정을 거칩니다.

If they find a mismatch,

만약 잘못된 결합을 발견하면

they cut out the incorrect nucleotide and replace it.

부적절한 뉴클레오티드를 잘라내고 교체합니다.

This is called mismatch repair.

이런과정을 부정합 수리 라고합니다.

Together, these two systems reduce the number of base mismatch errors

이 두 단계로서 염기 서열의 잘못된 결합 오류는 대략

to about one in one billion.

10억분의 1로 감소합니다.

But DNA can get damaged after replication, too.

하지만 DNA가 복제 이후에 손상을 입을 가능성도 있습니다.

Lots of different molecules can cause chemical changes to nucleotides.

다양한 분자들이 뉴클레오티드에 화학적 변화를 일으킬 수 있습니다.

Some of these come from environmental exposure,

그 중 일부는 환경적인 노출로서

like certain compounds in tobacco smoke.

담배연기 속의 특정 물질과 같은 것입니다.

But others are molecules that are found in cells naturally,

하지만 세포 속에서 자연적으로 발견할 수 있는 과산화수소와

like hydrogen peroxide.

같은 분자들도 이에 포함됩니다.

Certain chemical changes are so common

어떤 화학적 변화들은 아주 빈번하기 때문에

that they have specific enzymes assigned to reverse the damage.

특정 효소는 이러한 손상을 전담하고 있습니다.

But the cell also has more general repair pathways.

하지만 세포는 손상을 복구하는 보편적인 방법도 알고 있습니다.

If just one base is damaged,

단 하나의 염기만이 손상을 입었을 경우에는

it can usually be fixed by a process called base excision repair.

염기절제복구라는 과정을 통해서 복구합니다.

One enzyme snips out the damaged base,

한 효소가 손상된 효소를 잘라내면

and other enzymes come in to trim around the site and replace the nucleotides.

다른 효소들이 그 주위를 잘라내고 뉴클레오티드를 교체합니다.

UV light can cause damage that's a little harder to fix.

자외선도 손상을 일으키는데 이 경우는 복구가 조금 더 어렵습니다.

Sometimes, it causes two adjacent nucleotides to stick together,

가끔 두 개의 인접한 뉴클레오티드가 결합되어버려

distorting the DNA's double helix shape.

DNA의 이중 나선 구조를 일그러뜨립니다.

Damage like this requires a more complex process

이런 손상의 경우에는 더욱 복잡한 수리과정이 요구되는데

called nucleotide excision repair.

이를 뉴클레오티드 절제 복구라고 합니다.

A team of proteins removes a long strand of 24 or so nucleotides,

단백질 한 무리가 뉴클레오티드 24개 정도를 제거하고

and replaces them with fresh ones.

그 부위를 새것으로 교체합니다.

Very high frequency radiation, like gamma rays and x-rays,

감마레이나 엑스레이와 같은 고주파 방사선은

cause a different kind of damage.

또 다른 종류의 피해를 입힙니다.

They can actually sever one or both strands of the DNA backbone.

방사선은 DNA의 한쪽 혹은 양쪽 가닥을 잘라내 버립니다.

Double strand breaks are the most dangerous.

두 가닥이 다 파괴되는 것이 가장 위험합니다.

Even one can cause cell death.

한 쪽만 파괴되어도 세포가 죽음에 이를 수 있습니다.

The two most common pathways for repairing double strand breaks

양 가닥이 다 파괴된 것을 복구하는데는 일반적으로 2가지 방법이 있는데

are called homologous recombination and non-homologous end joining.

상동재조합과 비상동 말단 결합입니다.

Homologous recombination uses an undamaged section of similar DNA as a template.

상동재조합은 정상적이고 비슷한 DNA를 견본 삼아서 이루어 집니다.

Enzymes interlace the damaged and undamgaed strands,

효소가 손상된 가닥과 손상되지 않은 가닥을 엮어서

get them to exchange sequences of nucleotides,

뉴클레오티드 배열을 서로 교환하게 하고

and finally fill in the missing gaps

마지막으로 빈 공간을 채워 넣어서

to end up with two complete double-stranded segments.

최종적으로 두개의 온전한 이중가닥을 만들어 냅니다.

Non-homologous end joining, on the other hand,

비상동 말단 결합은 반대로

doesn't rely on a template.

견본이 없이 이루어집니다.

Instead, a series of proteins trims off a few nucleotides

대신 일련의 단백질들이 뉴클레오티드 일부를 제거하고

and then fuses the broken ends back together.

잘려나간 부분을 서로 연결시킵니다.

This process isn't as accurate.

이 과정은 그리 정확하지 않아서

It can cause genes to get mixed up, or moved around.

유전자가 섞여 버리거나 주위로 옮겨가기도 합니다.

But it's useful when sister DNA isn't available.

그럼에도 비슷한 DNA가 없는 경우에는 매우 유용합니다.

Of course, changes to DNA aren't always bad.

물론 DNA의 변화가 항상 나쁜 것만은 아닙니다.

Beneficial mutations can allow a species to evolve.

유익한 변이는 종이 진화하는데 도움이 됩니다.

But most of the time, we want DNA to stay the same.

그럼에도 대부분 DNA가 변하지 않았으면 하는게 사실입니다.

Defects in DNA repair are associated with premature aging

DNA 복원 결함은 조로증이나

and many kinds of cancer.

다양한 종류의 암과 관련이 있습니다.

So if you're looking for a fountain of youth,

청춘의 샘을 찾아 젊어지고 싶으신가요?

it's already operating in your cells,

이미 여러분의 세포 속에서 하루에도

billions and billions of times a day.

수십 억 번 새로운 젊음이 탄생하고 있습니다.