9강 / 20강

AID — 스스로 유전자를 망가뜨리는 효소

C 를 U 로 바꾸는 한 가지 일 · 그 하나가 과돌연변이와 클래스 전환을 둘 다 한다

배중심에서 돌연변이를 만드는 것은 AID 라는 효소 하나입니다 (activation-induced cytidine deaminase).

하는 일은 놀랄 만큼 단순합니다 — DNA 의 C 를 U 로 바꿉니다. 아미노기를 하나 떼는 것뿐이에요.

C → U

그런데 U 는 DNA 에 있으면 안 되는 글자입니다 (RNA 글자니까요). 세포의 수리 장치가 이것을 손상으로 인식하고 달려듭니다. 그 수리 과정이 어떻게 흘러가느냐에 따라 두 가지 전혀 다른 결과가 나옵니다.

고등학생유전자를 일부러 자르는 효소

배중심에서 돌연변이를 넣는 일꾼이 AID 라는 효소다. 이름은 activation-induced cytidine deaminase — 활성화되면 나타나는, 시토신을 깎는 효소.

하는 일은 한 가지뿐

AID 는 DNA 의 C(시토신) 를 U(우라실) 로 바꾼다. 그게 전부다. 그런데 U 는 DNA 에 있으면 안 되는 글자다. 세포의 수리반이 달려와서 고치는데, 그 수리 과정이 엉성해서 원래 글자로 돌아가지 않고 다른 글자가 박힌다.

맞춤법 검사기가 오타를 찾아 고치는데, 고치는 사람이 급해서 엉뚱한 단어로 바꿔 놓는 것과 같다. 오타를 만든 것은 AID 지만 최종 변이를 만든 것은 수리반 이다.

AID 는 표시만 한다. 변이는 고치려다 생긴다

같은 U 하나에서 갈라지는 두 갈래

① 체세포 과돌연변이 (SHM)

U 를 대충 고친다
실수를 잘 하는 중합효소를 부른다
원래 글자 대신 다른 글자가 들어간다

결과 — V 부분에 점 돌연변이
= 팔의 모양이 바뀐다 (10강)

② 클래스 전환 (CSR)

U 가 여러 개 모여 양쪽 가닥이 끊긴다
스위치 부위 두 곳에서 동시에 끊긴다
사이가 고리째 잘려 나가고 다시 붙는다

결과 — C 부분이 바뀐다
= 자루가 바뀐다 (11강)

이 강의의 3부와 4부가 여기서 갈라집니다. 뿌리는 하나예요.

고등학생같은 효소가 두 가지 일을 한다

놀라운 것은, AID 가 만든 그 상처가 어디에 생기느냐에 따라 결과가 완전히 달라진다 는 점이다.

상처가 생긴 곳	결과	강의
V 부위 (항체의 손끝)	체세포 과돌연변이 — 잘 붙게 다듬기	10강
스위치 부위 (Fc 앞)	클래스 전환 — 손잡이 갈아 끼우기	11강

한 자루의 칼로 요리도 하고 조각도 하는 셈이다. 차이는 어디를 자르느냐 와 어떻게 수리하느냐 에서만 온다. V 부위에서는 한 글자씩 바뀌고, 스위치 부위에서는 양쪽 절단면이 아예 이어 붙으면서 중간이 통째로 잘려 나간다.

효소는 하나, 결과는 둘 — 위치가 기능을 정한다

정규식 한 줄로 <b>표적 편향</b>이라는 개념을 만져 봅니다.

Python 브라우저에서 실행

# WRCY 무늬가 정말 CDR 쪽에 몰려 있나 - 규칙만 확인해 본다
import re

# W = A/T, R = A/G, C, Y = C/T
무늬 = re.compile(r"[AT][AG]C[CT]")

# 짧은 예시 서열 두 개 - 실제 IGHV 조각의 성격을 흉내 낸 것입니다
뼈대 = "GGCTCCCTGAGACTCTCCTGTGCAGCCTCTGGATTCACCTTCAGT"
고리 = "AGCTATGCCATGAGCTGGGTCCGCCAGGCTCCAGGGAAGGGGCTG"

for 이름, s in [("뼈대 구간", 뼈대), ("고리 구간", 고리)]:
    hits = [m.start() for m in 무늬.finditer(s)]
    print(f"{이름:<10} 길이 {len(s):>3}  WRCY {len(hits)}개  자리 {hits}")
print()
print("무늬가 많은 구간에 돌연변이가 더 자주 찍힙니다.")
print("실제 IGHV 는 이 무늬가 CDR 쪽에 치우쳐 배치돼 있어요.")
print("(위 두 줄은 성격을 보여 주는 예시입니다 - 통계는 10강에서 진짜 자료로 냅니다.)")

고등학생자료에서 AID 의 흔적을 본다

AID 자체는 잠깐 나타났다 사라져서 붙잡기 어렵다. 대신 남긴 자국 은 오래 간다. 그 자국이 서열의 돌연변이다.

읽는 순서

단계	하는 일
1	세포의 V 서열을 읽는다
2	유전체에 적힌 원본 V 서열과 맞춰 본다
3	다른 글자 수를 센다 → 돌연변이율

이 값이 0에 가까우면 배중심을 안 거친 순진한(naive) B세포, 크면 배중심을 거친 경험한 B세포 다. 서열 하나로 그 세포의 이력을 읽는 것이다. 10강에서 이 계산을 직접 한다.

돌연변이율은 그 B세포가 살아온 이력서다

🤔 확인 문제

AID 가 하는 화학 반응 하나는?

🤔 확인 문제

체세포 과돌연변이와 클래스 전환이 같은 효소에서 나오는데 결과가 다른 이유는?

🤔 확인 문제

고IgM 증후군 2형(AID 결손)에서 나타나는 소견은?