새로운 모델은 염색체 포장과 관련된 질병에 대한 단서를 제공할 수 있음

Jul 03, 2023

세포 분열 중 콘덴신의 역할을 이해하기 위한 가장 정확한 정량 모델은 시각적으로도 놀랍습니다.

UT 오스틴의 과학자 팀은 세포가 분열하기 전에 세포 내 염색체가 어떻게 포장되는지 시뮬레이션하면서 가장 정확한 정량 모델을 개발했습니다. 이 도구는 질병의 원인과 잠재적 치료법에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다고 말했습니다.

그들의 논문은 Cell Reports 저널에 게재되었습니다.

콘덴신(Condensin)은 염색체를 포장하고 푸는 데 관여하는 분자 기계입니다. 제대로 기능하면 모든 생명체의 초기 발달에 중요한 역할을 합니다. 그러나 일부 돌연변이는 다양한 형태의 암, 가장 흔히 T세포 림프종을 유발할 수 있습니다.

“이것은 콘덴신이 이용 가능한 모든 실험 데이터와 일치하는 유사분열 염색체를 어떻게 접는지에 대한 최초의 이론적 연구입니다.”라고 주요 저자이자 박사 학위를 보유한 Atreya Dey가 말했습니다. 화학자 데이브 티루말라이(Dave Thirumalai) 연구실의 학생은 세포 분열을 위한 준비가 되어 있는 조밀한 형태의 염색체를 언급합니다. "우리는 이러한 발견이 실험자들에게 우리의 예측을 테스트하도록 영감을 주기를 바랍니다."

이전 연구에서는 세포 분열 중 염색체 구조에 콘덴신이 관여하는 것으로 밝혀졌습니다. 2021년에 Thirumalai 연구실은 단일 응축 단백질이 게놈의 작은 부분을 접는 데 어떻게 작동하는지 알아냈습니다. 그러나 세포 분열에 대한 콘덴신의 기여에 대한 전체 그림은 완전히 이해되지 않았으며 이는 새 모델의 가치를 나타냅니다.

포장이 풀린 염색체에 있는 친숙한 DNA 나선은 한 방향으로 비틀어지는 사다리처럼 보입니다. 새로운 모델에서는 염색체가 압축될 때 구식 전화 코드의 꼬임처럼 나선의 방향이 바뀌는 곳이 많이 있습니다. 이러한 소위 무작위 나선 왜곡은 꽉 찬 염색체에 너무 풍부하여 나선을 더 이상 식별할 수 없습니다. 새로운 모델은 콘덴신의 한 형태가 두 번째 형태보다 이러한 변형을 더 많이 형성한다는 것을 암시하며, 이는 향후 실험을 통해 테스트할 수 있는 예측입니다.

이전 실험에서는 콘덴신이 염색체를 감아 수천 개의 고리로 쪼개어 염색체가 길고 곧은 국수라기보다는 촘촘한 스파게티 공처럼 보이도록 한다는 사실이 밝혀졌습니다. 새로운 모델은 향후 테스트를 위해 더 많은 세부 정보를 추가합니다. 이 루프 프로세스의 속도는 처음에는 더 느리고 두 개의 딸 세포 각각으로 분리되기 전에 염색체가 세포 중앙에 정렬됨에 따라 증가하는 것으로 나타났습니다. 또한 두 가지 서로 다른 버전의 콘덴신에 의해 생성된 루프 크기의 차이를 발견했습니다. 콘덴신 II 생성 루프로 알려진 버전은 콘덴신 I의 루프보다 6배 더 큽니다.

콘덴신의 거동을 이해하면 암이나 다운증후군과 같은 질병에 대한 예방 또는 치료 기술과 의약품 개발에 중요한 통찰력을 제공할 수 있기 때문에 이 모든 것이 중요합니다.

Dey는 “우리가 작업 중인 분자를 실제로 보는 것은 시각적으로 영감을 줄 뿐만 아니라 이론을 실험 데이터와 비교하는 데에도 필요합니다.”라고 말했습니다.

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