바이오인

UCSF(University of California - San Francisco)의 과학자들이 세포핵에서 수백개의 유전자들을 조절하는 마스터 분자를 분리하였다. 이 광범위 작용 분자는 염색체 구조를 변경하는 효소에 영향을 주어서, 유전자 발현과정을 유발하는 단백질에 유전자들을 노출시킨다.

이 분자의 광범위한 작용으로 인간을 포함한 생물체들은 스트레스에 신속하게 반응할 수 있다. 이 발견은 효모에 대한 연구 결과이지만, 이와 동일한 분자가 인간과 모든 고등생물체들에 존재한다. 염색체 구조 변경에 관련된 효소들의 돌연변이는 인간의 암과 관련이 있다. 이 연구결과는 SCIENCE Express 웹 사이트에 발표되었으며 SCIENCE지에 게재될 것이다. 염색체 구조를 변경하고 유전자 전사(tranion)를 유발하는 많은 효소들이 발견되었지만, 이러한 효소에 영향을 주어 수많은 유전자를 조절하는 분자를 발견한 것은 이번이 처음이다.라고 UCSF의 생화학 교수이며 논문의 주저자인 Erin O'Shea 박사는 말했다.

이분자의 작용으로 말미암아 세포는 스트레스에 반응하여 여러 유전자들을 동시에 조절할 수 있다. 염색체 구조변경 효소들은 세포에서 중요한 유전자들을 조절한다. 인간에서 이와 같은 효소에 돌연변이가 발생하면 여러가지 암에 걸리기 쉽게 된다.라고 O'Shea 박사는 말했다.

SCIENCE지 논문에서 inositol polyphosphate라고 알려진 이 분자가 효모 세포의 두가지 염색체 구조변경 효소들을 조절한다는 것이 명시되었다. 한편, NIH(National Institutes of Health)의 과학자들은 SCIENCE지의 동일한 이슈(issue)난에 이 분자가 상기 효소들과 유사한 제3의 효소를 조절함을 보이는 실험 결과를 발표하였다. 이 두 논문들은 수백개의 유전자를 조절하는 이 세가지의 효소들이 inositol polyphosphate라는 한 개의 분자에 의해 조절됨을 보여주었다.

효모로부터 인간에 이르는 모든 고등생물체의 세포핵에서 DNA는 히스톤(histone) 단백질에 결합되어 뉴클레오좀(nucleosome)이라고 하는 염색체의 기본 반복 요소들로 조직되어 있다. DNA가 뉴클레오좀으로 패키징(packaging)되어 있어서 핵심 조절 단백질들이 DNA에 접근하는 것을 물리적으로 막음으로써 의도되지 않은 유전자 전사가 저해된다. 지난 수년 간 과학자들은 뉴클레오좀의 구조를 변경시켜 DNA에의 접근을 가능하게 하고 유전자 전사가 시작되도록 하는 몇가지의 효소 복합체들을 발견하였다.

ATP에 의해 에너지를 얻는 이 효소들은 ATP-dependent chromatin remodeling complexes라고 불리운다. 이러한 효소들이 대단히 자세하게 연구되었지만, 이들이 어떻게 조절되는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 이번의 새로운 연구는 작은 분자인 inositiol polyphosphate가 이러한 효소들의 몇가지를 조절함을 보여주었다. (아마도 inositiol polyphosphate는 이 효소들과 결합하여 활성을 변화시키는 것으로 보인다.)

이 연구에서 O'Shea 박사와 동료들은 효모 돌연변이체에서 ARG82라고 알려진 결함 유전자를 분리하였다. 그들은 이 유전자가 세포핵에서 inositol polyphosphate를 만드는 데 관여하는 단백질을 코딩하고 있음을 밝혔다. 이 유전자가 없는 효모에서, 다른 유전자의 정상적인 크로마틴(chromatin) 구조변경이 저해되었고, 그 결과 ATP의존 구조변경 효소들이 유전자의 적절한 부위로 접근하지 못함을 발견하였다.

과학자들은 inositol polyphosphate가 많은 유전자의 활동을 조절할 수 있기 때문에 생물체들이 환경변화나 스트레스에 신속하게 그리고 전체적으로 대응할 수 있는 것이라고 주장한다. 특정한 생리적 조건에서 inositol polyphosphate의 농도나 비율이 변화할 수 있고 이러한 변화는 세포내에서 유전자 전사를 전반적으로 조절하는 신호로서 작용할 수 있다.라고 그들은 결론지었다.