[왓슨 분자생물학] 8장 유전체, 염색질, 뉴클레오솜-1
8.0 유전체, 염색질, 뉴클레오솜
- 염색체: 분열기에 응축된 형태 - 결합단백질(히스톤, 전사인자로서의 역할)⋅비결합 단백질
- 염색질: 간기에 길어진 형태 - 복제가능 상태
- 응축하는 이유: ① 좁은 공간에 많은 정보를 담을 수 있다.
② DNA 손상을 막는다 (히스톤)
③ 세포분열 분열기에만 효과적으로 딸세포로 분리 가능하다
④ 염색체는 각 DNA 분자가 잘 조직되게 해준다.
- 히스톤 단백질: 효소의 DNA 접근성을 방해 → 복제, 수선, 재조합, 전사 방해
DNA 포장 단백질. 구조적 변화가 일어나면 복제, 수선, 재조합, 전사가 가능.
8.1 진핵생물 염색체 구조
1) 진핵세포 DNA는 여러 염색체에 응축되어 있다.
- 여자 23개, 남자 24개 염색체
2) 염색체는 유전자를 담고 있는 긴 줄이다.
- RNA는 번역되어 단백질을 만들거나 세포의 여러 조절 기능을 한다.
- 다수의 진핵세포는 여분의 DNA를 갖는다. 간격을 띠는 물질
3) 특정 DNA 염기서열이 DNA복제 및 염색체 분리에 필요
- 간기: 염색체 복제시기. 염색체가 염색질 형태로 풀어진다.
- 분열기: 딸세포 핵에 나누어지는 시기
- 텔로미어: DNA 분자의 말단을 붙잡아서 회복이 필요한 절단된 DNA 분자로 잘못 인식 되는 것을 방지하는 서열
- 중심절(Centromere)서열: M기에 복제된 염색체 분리하는데 관여. 방추사의 부착 부위
4) 염색체 DNA는 고도로 응축되어있다 (히스톤 H1이 꽉 응축시킨다)
- 약 10,000배 정도 매우 응축되어있다.
- 뉴클레오솜 핵심 입자: 8개 히스톤 + 147nt DNA Linker DNA 로 연결되어있다
- 8량체 구성하는 4종류 히스톤은 양전하를 띤 리신, 아르기닌을 함유한다.
8.2 염색체 구조의 조절
- 세포는 필요한 DNA 만 선택적으로 사용 → 염색질의 구조를 바꾸어 효소가 접근이 가능해야함 → 뉴클레오솜의 구조가 변화해야함
1) 뉴클레오솜의 구조가 변하면 DNA 접근이 가능 (간기)
- 염색질 특정부위의 구조 변형 방법
① 염색질 구조조정 복합체와 ATP 사용하여 뉴클레오솜 정렬상태를 부분적으로 변형
(M기에는 구조조정복합체 비활성. 간기에만 활성)
② 히스톤 꼬리의 가역적 화학변형: 4종류 히스톤(H2A, H2B, H3, H4) 꼬리부위가 기능그룹과 공유결합(아세틸화, 메틸화, 인산화)하여 변화 → 뉴클레오솜 친화력 감소 → 염색질 구조 이완, 꼬리에 조절단백질 결합
- 메틸기: 매우응축(이질염색질)
- 메틸기와 아세틸기: 이완(진정염색질)
- 인산기와 아세틸기: 이완(진정염색질)
2) 간기 염색체에는 응축염색질, 이완염색질 모두 존재
- 염색질 구조조정복합체나 히스톤 수식(modification)에 의한 구조변화
- 응축된 형태- 이질염색질, 이완된 형태- 진정염색질
- 이질염색질: 침묵화, 발현봉쇄. (ex. 여성의 간기 X염색체, 두 개 X염색체 중 1개는 고도로 응축)
- 이러한 히스톤 수식, 염색질구조, 유전자발현 양상을 세포분열 시 딸세포에 전달 → 세포기억 기전
8.3 세포분열 주기
- 세포성장과 염색체 복제, 염색체 분리, 세포분열
1) 진핵생물 세포주기
- G1 → S → G2 → M
↳간기(유사분열, 세포질분열)
- G1, G2기 : 휴지기. 다음단계로 넘어갈 것인지 결정
2) 세포주기조절 시스템 (되돌림 조절에 의해 조절)
- 3군데 조절 시스템: G1기 전, S기 전, M기 전
- 외부환경이 부적절한 경우 G1기에서 세포주기 지연 → G0기 (휴지기) 돌입
- G2 → M 이동 시, 조절시스템은 손상 DNA 치료, DNA 복제 완료 점검
유사분열동안 복제된 염색체가 방추사에 잘 붙었는지 점검
- G1 →S 이동이 가장 중요. 세포성장, 대사활동, 복구 증가, 의사결정을 내리는 지점
세포 내 신호세포외 신호로 조절. 이 구간만 잘 지나면 세포분열 빠르게 진행
- M기가 가장 짧다. ①세포골격: 염색체 정확히 나누는 방추사(미세소관), ②액틴: 수축환(분열기능)
① 미세소관(방추사): 미세소관-연관운동 단백질을 포함한 여러 단백질과 상호작용
② 수축환(액틴,미오신): 마지막 단계에서 조립. 세포 적도판의 원형질막 아래에서 형성
참고문헌 : Watson. (2014). 왓슨 분자생물학(7판). (주)바이오사이언스출판