Neoways의 막나가는 분자생물학

미국 에모리 대학교(Emory University) 의과대 연구자들이, 세포 내에서 DNA를 코일처럼 감싸고 있는 히스톤 단백질을 커스터마이즈(customize)하는 두 개의 효소 구조를 결정했다. 이번에 보고된 구조는 DNA 패킹(packing)이 어떻게 DNA 자체 내에 있는 정보만큼 중요하고 복잡하며, 어떻게 이들 효소들이 순서대로 패킹이 되어있는지를 확인하는 검사 시스템의 역할을 하는지에 대한 통찰을 제공해 주고 있다. 연구결과는 학술지 Nature Structural and Molecular Biology 온라인 판에 게재되었다.

Xiaodong Chen 박사팀은 PHF8와 KIAA1718이라는 두 효소의 구조를 밝히기 위해 X-선 회절 결정 방법을 이용했다. PHF8 효소를 인코딩하는(encoding) 유전자에 변형이 생기면 유전적으로 정신 지체의 한 형태의 원인이 된다. 따라서 어떻게 PHF8가 작동하는지 이해하게 되면 의사들이 정신 지체를 예방하거나 보다 더 잘 이해할 수 있게 된다. 많은 생물학자들은 히스톤에 변형이 생기는 것은 유전자 코드 같은 암호라고 믿어왔다. 히스톤 구조에 따라, 핵에서 DNA로의 접근이 제한되거나 상대적으로 쉬워질 수 있다.

미국립보건원의 일반 의학부에서 신호전달 관련 연구비를 관할하는 Paula Flicker 박사는 “이번 연구는 어떻게 demethylase들이 히스톤에 여러 종류의 신호를 다루는지에 대한 분자적인 기초를 밝혀내는 한 걸음이다”라고 평가했다. 또한, “이렇게 복잡한 신호에 대한 지식은 유전자 활동의 패턴을 좌우하며, 이를 통해 어떻게 세포가 발달하는 동안에 자신의 정체성을 결정하는지 이해할 수 있게 해준다.”고 덧붙였다.

Chen 박사는 세포 내의 히스톤 demehylases의 역할을 이해하기 위해서는 세포를 수천 권을 책이 있는 도서관으로 생각하면 된다고 말한다. “도서관에서 특별한 책을 찾기 위해서는 어떻게 책이 정리되어 있는지를 알 필요가 있다.”

히스톤은 DNA을 감싸고 있는 코드와 유연한 코드로 이루어져 있다. 히스톤에 메틸기가 어디에 있느냐에 따라 다른 의미를 가지고 있으며, 더욱이, 세포에 따라 변형은 아주 다양하다. 뇌의 경우를 예로 들면, 특별한 유전자에 생긴 변형은 이 유전자는 자주 읽혀져야 한다고 해석될 수 있으며, 근육에 생긴 경우 변형의 경우는 조용히 하라고 말할 수 있다. 이들 효소들이 하는 일은 모든 신호가 서로 일치하느냐는 것을 확인하는 것이라고 Cheng 박사는 말한다. 만일 신호가 다르면, 효소는 그것을 제거한다고 박사는 덧붙였다.

PHF8와 KIAA1718은 각각 두 개의 모듈이 붙어 있다. PHD라고 불리는 하나의 모듈은 메틸 작용기로 히스톤의 꼬리 부분을 잡지만, 다른 모듈(Jmuonji)은 꼬리의 다른 부분에 있는 메틸 작용기를 제거한다. 예전에 과학자들은 메틸-결합 모듈과 메틸-제거 모듈이 따로 분리되어 있다고 알고 있었다. 하지만 이번 연구의 새로운 점은 모듈이 서로 어떻게 연결되어 있으며, 한 부분이 다른 부분을 어떻게 조절하느냐를 보게 된 것이라고 Cheng 박사는 말한다.

참고문헌: Enzymatic and Structural Insights for Substrate Specificity of a family of Jumonji Histone Lysine Demethylases. J.R. Horton, A.K. Upadhyay, H.H. Qi, X. Zhang, Y. Shi and X. Cheng. Nature Struct. Mol. Bio. 17 (2009).

출처 : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2009-12/eu-sta121809.php

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Posted by 네오