이 글은 SRI 시험 합격 당시 정리한 수기를 바탕으로 재구성했습니다. 학습 참고용 답안이며, 실제 채점자의 기준과 일치하는지는 확인되지 않았습니다.
1. 문제
전리방사선에 의해 생길 수 있는 DNA 손상의 주요 유형을 들고, 단일가닥절단과 이중가닥절단을 구분하시오.
2. 모범답안
1. 대표적인 손상에는 염기·당의 화학적 변화, 단일가닥절단, 이중가닥절단, DNA 사이 또는 DNA와 단백질 사이의 가교가 있다.
2. 단일가닥절단은 DNA의 두 가닥 중 한 가닥의 당-인산 골격이 끊어진 것이고, 이중가닥절단은 서로 가까운 위치에서 두 가닥의 골격이 모두 끊어진 것이다.
3. 좁은 영역에 여러 손상이 모이면 군집손상으로 설명한다. 이는 손상의 공간적 배치를 나타내므로 개별 손상유형과 구분한다.
4. 손상 발생을 곧바로 돌연변이나 세포사와 동일시하지 않는다. 이후 수선 여부와 수선 결과에 따라 생물학적 결과가 달라진다.
3. 문제를 풀기 위해 알아야 할 내용
3.1. 염기의 변화와 염기서열의 변화를 나눈다
방사선에 의한 DNA 손상을 정리할 때에는 먼저 염기나 당의 화학적 손상을 적는다. NIST 연구자들의 설명은 염기·당의 변화, 가닥절단, 군집손상과 DNA-단백질 가교 등을 구분한다.
수기의 “염기 탈락 또는 삽입”은 표현을 나누어 읽어야 한다. 특히 삽입은 DNA 서열에 하나 이상의 뉴클레오타이드가 추가되는 돌연변이 유형이다. 따라서 조사 직후의 대표 분자손상 목록에 삽입을 무조건 넣기보다, 최초 손상과 이후 유전정보의 변화를 구분하는 편이 정확하다.
출처: NIST, Mechanisms of free radical-induced damage to DNA (2012)
출처: NHGRI Genetics Glossary, Insertion: 뉴클레오타이드 추가에 의한 돌연변이
3.2. 가닥절단은 당-인산 골격의 절단이다
단일가닥절단과 이중가닥절단을 구분하는 기준은 끊어진 DNA 골격의 수와 위치다. 두 가닥에서 서로 멀리 떨어져 생긴 단일가닥절단들을 단순히 더해 이중가닥절단 하나라고 부르지는 않는다. 이중가닥절단에서는 두 골격의 절단이 서로 가까운 곳에 생긴다.
수기의 “사슬 사이 수소결합 절단”을 당-인산 골격의 절단과 같은 뜻으로 외우지 않는다. 염기쌍 사이의 결합과 한 가닥을 이어 주는 골격의 결합은 구별해야 한다. IAEA 교재도 단일가닥절단을 인산디에스터 결합의 절단으로 설명한다.
출처: IAEA, Radiation Biology: A Handbook for Teachers and Students (2010), 2.3.1
출처: NHGRI Genetics Glossary, Double Helix: DNA의 두 가닥과 당-인산 골격
3.3. 가교와 군집손상은 서로 다른 분류 관점이다
가교는 비정상적인 연결이 형성되는 손상으로, DNA-DNA 가교와 DNA-단백질 가교 등을 구별할 수 있다. 반면 군집손상은 여러 손상이 좁은 공간에 모여 있다는 뜻이다. 예를 들어 염기손상과 가닥절단이 가까이 함께 존재할 수 있으므로, 군집손상을 가교의 다른 이름으로 쓰지 않는다.
미국 NTP 자료는 가닥절단·염기손상·가교와 군집손상을 구별해 제시한다. IAEA는 복잡한 손상과 수선의 중요성을 설명한다. 시험 답안은 “무엇이 변했는가”와 “손상이 어떻게 모였는가”를 먼저 정리하고, 모든 손상이 반드시 돌연변이나 세포사로 이어진다고 단정하지 않는 것으로 마무리한다.
출처: IAEA Radiation Biology Handbook (2010), 2.3.1~2.3.2: DNA 손상과 수선
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