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"DNA가 스스로 치유된다? 암 치료의 비밀 무기 공개!"

https://www.youtube.com/watch?v=7Hk9jct2ozY

 

The video illustrates the process of repairing a double-strand break (DSB) in DNA through homologous recombination (HR), a high-fidelity mechanism that uses a homologous DNA template (typically the sister chromatid) to accurately restore the damaged sequence. This animation-style educational video, titled "DNA Break Repair by Homologous Recombination (2024)," depicts the key steps in a simplified, visual sequence. Here's a step-by-step description of the process shown:

1. Double-Strand Break Formation: The video begins with a DNA double helix where a DSB occurs, often depicted as scissors cutting both strands, creating two blunt or ragged ends. This break is highlighted in red to emphasize the damage.
2. End Recognition and Processing: The MRN complex (Mre11, Rad50, Nbs1) binds to the broken ends. The video shows these proteins assembling at the site, with Exo1 and DNA2 enzymes resecting the 5' ends to generate long 3' single-stranded DNA (ssDNA) overhangs. This creates a tailed structure, visualized as frayed threads on the DNA.
3. ssDNA Coating and Nucleoprotein Filament Formation: Replication Protein A (RPA) coats the ssDNA overhangs to protect them and remove secondary structures. Then, BRCA1/2 and RAD51 proteins displace RPA, forming a helical nucleoprotein filament on the ssDNA. The animation portrays RAD51 as beads threading onto the ssDNA strand, creating a right-handed spiral.
4. Strand Invasion and Homology Search: The RAD51-coated ssDNA searches for and invades a homologous duplex DNA molecule (the sister chromatid). The video shows the invading strand pairing with the complementary sequence, displacing one strand to form a D-loop structure. This is illustrated with the ssDNA "probing" and zipping into the donor DNA.
5. DNA Synthesis and Branch Migration: Using the homologous template, DNA polymerase extends the invading 3' end, copying the missing sequence. The animation depicts polymerase adding nucleotides, with branch migration allowing further extension. This restores the original sequence accurately.
6. Second End Capture and Holliday Junction Formation: The other DSB end is captured by the D-loop, forming a double Holliday junction (dHJ). The video visualizes this as two crossed X-shaped structures linking the broken and homologous DNAs.
7. Resolution or Dissolution: The junctions are resolved by resolvases (e.g., GEN1, MUS81) or dissolved by BLM-TOP3A-RMI1/2 (dissolvasome), leading to non-crossover or crossover products. The final frame shows the repaired DNA duplex, fully restored without errors, emphasizing genomic integrity.

Throughout, the video uses colorful animations, labels for proteins/enzymes, and slow-motion sequences to highlight molecular interactions, underscoring HR's role in preventing mutations during cell division.

 

 

이 동영상은 동형 재조합(Homologous Recombination, HR)을 통해 DNA의 이중 가닥 절단(Double-Strand Break, DSB)을 수리하는 과정을 보여줍니다. 이는 손상된 서열을 정확하게 복원하기 위해 동형 DNA 템플릿(보통 자매 염색분체)을 사용하는 고정밀 메커니즘입니다. "DNA Break Repair by Homologous Recombination (2024)"라는 제목의 이 애니메이션 스타일 교육 동영상은 간단한 시각적 순서로 주요 단계를 묘사합니다. 나타나는 과정의 단계별 설명은 다음과 같습니다:

1. 이중 가닥 절단 형성: 동영상은 DNA 이중 나선에서 DSB가 발생하는 장면으로 시작합니다. 종종 가위가 양 가닥을 자르는 것으로 묘사되며, 무딘 또는 들쭉날쭉한 끝단 두 개를 만듭니다. 이 절단은 손상을 강조하기 위해 빨간색으로 표시됩니다.
2. 끝단 인식 및 처리: MRN 복합체(Mre11, Rad50, Nbs1)가 끊어진 끝단에 결합합니다. 동영상은 이러한 단백질들이 현장에 모이는 모습을 보여주며, Exo1과 DNA2 효소가 5' 끝단을 절단하여 긴 3' 단일 가닥 DNA(ssDNA) 돌출부를 생성합니다. 이는 꼬리가 달린 구조로 시각화되며, DNA에 해진 실처럼 보입니다.
3. ssDNA 코팅 및 핵단백질 필라멘트 형성: 복제 단백질 A(RPA)가 ssDNA 돌출부를 코팅하여 보호하고 이차 구조를 제거합니다. 그런 다음 BRCA1/2와 RAD51 단백질이 RPA를 대체하며 ssDNA에 나선형 핵단백질 필라멘트를 형성합니다. 애니메이션은 RAD51을 ssDNA 가닥에 끼워 맞추는 구슬처럼 묘사하며, 오른쪽 나선형을 만듭니다.
4. 가닥 침입 및 상동성 탐색: RAD51 코팅 ssDNA가 상동 이중 가닥 DNA 분자(자매 염색분체)를 탐색하고 침입합니다. 동영상은 침입 가닥이 상보적 서열과 쌍을 이루며 한 가닥을 밀어내 D-루프 구조를 형성하는 모습을 보여줍니다. 이는 ssDNA가 공여 DNA에 "탐색"하고 지퍼처럼 맞물리는 것으로 그려집니다.
5. DNA 합성 및 분기 이동: 상동 템플릿을 이용해 DNA 폴리머라제가 침입 3' 끝단을 연장하며 누락된 서열을 복사합니다. 애니메이션은 폴리머라제가 뉴클레오티드를 추가하는 장면을 보여주며, 분기 이동이 추가 연장을 허용합니다. 이는 원래 서열을 정확하게 복원합니다.
6. 두 번째 끝단 포획 및 Holliday 접합 형성: 다른 DSB 끝단이 D-루프에 포획되어 이중 Holliday 접합(dHJ)을 형성합니다. 동영상은 끊어진 DNA와 상동 DNA를 연결하는 두 개의 교차된 X 모양 구조로 이를 시각화합니다.
7. 해상 또는 용해: 접합부가 해상효소(예: GEN1, MUS81)에 의해 해체되거나 BLM-TOP3A-RMI1/2(용해체)에 의해 용해되어 비교차 또는 교차 생성물을 만듭니다. 마지막 프레임은 오류 없이 완전히 복원된 DNA 이중 나선을 보여주며, 게놈 무결성을 강조합니다.

전체적으로 동영상은 다채로운 애니메이션, 단백질/효소 라벨, 그리고 분자 상호작용을 강조하는 슬로우 모션 장면을 사용하며, 세포 분열 중 돌연변이를 방지하는 HR의 역할을 강조합니다.