배경 지식

유전체는 단계적인 과정을 거쳐 특이적인 3차원 구조로 응축되어 있습니다. 최근 유전체가 지닌 3차원 구조의 기능적인 특징에 관한 연구 내용이 밝혀짐에 따라, 유전체의 3차원 구조가 어떻게 조절되고 조직화 되는지에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 주제와 관련하여 진행 된 본 연구는 염색질 (chromatin) 구조의 기본 단위인 뉴클레오솜 (nucleosome)의 구조를 조절하는 ATP 의존성 염색질 개조효소 (ATP-dependent chromatin remodeler)가 염색질의 3차원 구조에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 진행된 연구입니다. 

 

질문

단백질의 3차 구조가 1차 구조에 의해서 영향을 받고 순차적으로 접힘을 겪듯이 유전체도 비슷한 과정을 겪는다면, 염색질의 1차원적인 기본 구조를 조절하는 것으로 알려진 ATP 의존성 염색질 개조효소들이 염색질의 3차원 구조에도 영향을 미칠 수 있는가?

 

발견

본 연구에서는 효모에 AID 시스템을 적용하여 ATP 의존성 염색질 개조효소를 일시적으로 결여시키고, in situ Hi-C를 진행함으로써 염색질 개조효소들이 3차원 유전체 조직화에 미치는 영향을 확인하였습니다. 선택된 8가지 염색질 개조효소들은 각자 다른 경향성으로 유전체의 3차원 구조를 조절하는 것으로 나타났으며, 그 중 Chd1p과 Swr1p 그리고 RSC 복합체의 촉매소단위인 Sth1p 단백질은 세포 주기 그리고 염색체의 서열 및 맥락에 따라 다양한 기능을 수행했습니다. 나아가 Chd1p와 Isw1p는 기능적 유사성을 공유함에도 불구하고 3차원 유전체 조절에 있어 서로 다른 작용을 수행한다는 것을 밝혔습니다. RSC 복합체와 코헤신 복합체 역시 염색체 팔 부위에서는 3차원 유전체를 조직화를 서로 다르게 조절하였으나, 동원체의 클러스터화에 있어서는 코헤신의 기능을 돕는 것으로 나타났습니다. 따라서 본 연구는 ATP 의존성 염색질 개조효소의 활성 자체가 각각의 세포 주기에서 염색체의 내용에 따라 3차원 구조를 조절함을 밝혔습니다.

 

후속

해당 연구는 염색질 개조 효소의 chromatin remodeling 기능이 3차원 유전체 조직화에 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 제시하였습니다. 따라서 이에 대한 후속 연구가 진행된다면 ATP 의존성 염색질 개조효소가 세포 주기에 따라 어떤 방식으로 유전체 구조를 조절하는지 그리고 코헤신 복합체와 어떤 관계성을 지니고 있는지 더 높은 해상도에서 관찰하는 방향성으로 진행될 것으로 예상합니다. 세포 주기마다 ATP 의존성 염색질 개조효소가 3차원 구조에 미치는 영향이 바뀐다는 것은 각 주기마다 다른 단백질체들과 상호협력할 가능성을 의미합니다. 따라서 이러한 메커니즘 대한 세부 연구 (detail study) 역시 필요하다고 생각하고 있습니다.

나아가 3차원 유전체 조직이 어떻게 전사 조절에 영향을 미치는지에 대한 내용 역시 재미있는 후속 연구가 될 수 있다고 생각합니다.

 

소감 및 기타

학위 과정을 무사히 끝낼 수 있도록 도움을 주신 많은 분들께 감사드립니다.