세포핵 속 2m DNA, 숨겨진 3가지 구조 발견

스위스 바젤대학교 연구팀이 세포핵 안에 DNA가 조직화되는 데 도움을 주는 3가지 유형의 염색체 도메인을 발견했다.

26일(현지시간) 바젤대학교 연구팀은 개별 DNA 분자를 추적하는 현미경 기반 기술을 사용해 이 같은 결과를 얻었다고 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처 구조 및 분자생물학'에 게재됐다.

인체 세포 하나에는 약 2m 길이의 DNA가 작은 핵 안에 압축돼 있다. 세포가 기능하려면 이 유전 물질이 체계적으로 정리돼 접근 가능해야 한다.

연구팀은 예쁜꼬마선충의 초기 배아 발생 과정에서 염색체가 어떻게 조직되는지 조사했다. 기존 연구는 수천 개의 DNA 분자를 평균 내어 측정해 개별 구조를 파악하기 어려웠다.

반면 이번 연구에서는 '염색질 추적'이라는 현미경 기반 기술을 사용해 개별 DNA 분자를 조사하고 3차원 접힘 패턴에 따라 그룹화했다.

제1저자인 다니아 카밀라 풀리도-바레라는 "수천 개의 DNA 분자를 평균화하면 중요한 차이가 사라질 수 있다"며 "개별 분자를 살펴봄으로써 이전에 숨겨져 있던 구조를 발견할 수 있었다"고 설명했다.

연구팀은 빽빽하게 압축된 게놈 영역인 이질염색질 내에서 3가지 뚜렷한 유형의 거대 염색체 도메인을 확인했다. 이 도메인들은 3차원 구조뿐만 아니라 형성 메커니즘도 서로 달랐다.

한 유형은 척추동물에서 발견되는 '위상학적 연관 도메인'(TADs)과 유사했다. 다른 유형은 세포 내 단백질 공장인 리보솜을 만드는 데 중요한 유전자 세트를 포함하는 '5S eICID' 도메인으로 확인됐다.

이번 발견은 예쁜꼬마선충에 크고 명확하게 정의된 TAD 유사 도메인이 없다는 이전 가설에 도전하는 결과다. 또한 염색체 조직의 기본 원리가 기존에 알려진 것보다 동물계 전반에 더 널리 퍼져 있을 수 있음을 시사한다.

수잔 망고 교수는 "이제 이 다른 도메인들이 존재한다는 것을 알게 됐다"며 "중요한 질문은 그것들이 어떤 기능을 하는가이다"라고 향후 연구 과제를 제시했다.