세포 핵 속 DNA 움직임, 위치 따라 제어 방식 달랐다

유전 정보를 담은 DNA의 움직임을 조절하는 '전사' 과정이 세포 핵 내 위치와 염색질 종류에 따라 다르게 작용한다는 사실이 밝혀졌다.

일본 국립유전학연구소와 종합연구대학원대학(SOKENDAI)이 이끈 국제 공동 연구팀은 살아있는 인간 세포에서 각기 다른 전사 시스템이 염색질의 특정 영역 움직임에 미치는 영향을 규명했다. 이 연구 결과는 30일(현지시간) 국제학술지 '셀 리포트'에 게재됐다.

연구팀은 기계학습을 이용한 '레플리-히스토' 표지법으로 염색질을 네 종류로 분류했다. 이후 단일 뉴클레오솜 이미징 기술로 살아있는 세포 내 개별 뉴클레오솜(DNA가 단백질을 감싼 구조)의 움직임을 추적했다.

그 결과, 대부분의 단백질 코딩 유전자를 전사하는 'RNA 중합효소 II'(Pol II)의 기능을 억제하자 유크로마틴(클래스 IA, IB)과 핵소체 주변 헤테로크로마틴에서 뉴클레오솜 움직임이 증가했다. 하지만 핵 주변부 헤테로크로마틴에서는 큰 변화가 관찰되지 않았다.

반면 핵소체 내부에서 리보솜 RNA를 만드는 'RNA 중합효소 I'(Pol I)을 억제하자, 핵소체와 관련된 후기 복제 '클래스 III' 헤테로크로마틴의 움직임만 선택적으로 증가하는 다른 반응을 보였다.

연구를 이끈 카즈히로 마에시마 교수는 "다른 전사 시스템이 염색질의 상태와 핵 내 위치에 따라 각기 다른 물리적 제약을 가하는 것으로 보인다"고 설명했다.

이번 연구는 유전체 기능과 염색질의 물리적 행동 사이의 연관성을 탐구하는 새로운 방법을 제시했다는 평가를 받는다. 특정 염색질 환경에 다른 핵 과정이 어떻게 작용하는지 구별할 수 있게 된 것이다.