유전정보를 담고 있는 DNA는 히스톤이라는 단백질을 중심으로 실타래처럼 감겨 있다. 이  DNA와 히스톤으로 구성된 복합체를 뉴클레오좀(nucleosome)이라고 부른다. 뉴클레오좀은 염색질(chromatin)을 구성하는 기본단위이다.

뉴클레오좀은 직경 11nm, 높이 5.5nm의 원통형이고 146염기쌍의 DNA를 포함한다. 염색질은 뉴클레오좀을 기본단위로 뉴클레오좀이 반복적으로 이어져있다. 염색질은 세포 내에서 자연 상태의 DNA를 일컫는다.

세포가 분열을 하면 염색질이 보다 더 응축된 형태를 띠게 되는데 이를 염색질과 비교해 염색체(chromosome)이라고 부른다. 염색체는 세포 내에서 핵이라는 특수한 공간에 보관돼있다. 하나의 핵 안에는 46개의 염색체가 들어있다. 44개는 같은 모양 같은 크기의 염색체가 2개씩 쌍을 이루고 있다.

이 2쌍의 염색체를 상염색체라고 부르며 길이의 순으로 1번에서 22번까지 번호를 붙여 구별한다. 나머지 2개인 23번 염색체는 남녀가 다른 성염색체로 남성, 여성을 결정한다. 성염색체는 X와 Y의 2종류가 있는데 남성은 X와 Y 염색체를 1개씩 여성은 X염색체를 2개 갖는다.

생물학 교과서에 염색질은 DNA와 히스톤으로 구성된 뉴클레오좀을 기본단위로 구성돼 있다고 실려 있다. 흥미롭게도 최근 이 같은 생물학 교과서의 기본원리를 다시 써야 할 새로운 연구결과가 발표됐다.  

미 UCSD 연구팀, 프리 뉴클레오좀 발견

사이언스데일리 보도에 따르면 미국 UCSD 대학 연구팀은 최근 새로운 염색질 조각을 발견했다.  연구팀이 발견한 새로운 염색질 조각은 DNA와 뉴클레오좀의 중간 단계에 해당한다. 연구팀은 이 조각이 뉴클레오좀과 비슷해 보이지만 구별된 물질이라고 말했다.

연구를 주도한 UCSD 생물학과 제임스 카도나가 교수는 “새로운 물질은 뉴클레오좀의 전구체로 보여진다”고 설명했다. 카도나가 교수팀은 새로운 물질은 프리 뉴클레오좀(pre-nuclesome)이라고 명명했다. 카도나가 교수는 “이번 발견은 염색질이 무엇인지를 재정의할 필요가 있음을 시사한다”며 “프리 뉴클레오좀은 우리의 유전 물질이 복제되는 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 보인다”고 덧붙였다.

현미경으로 봤을 때 프리 뉴클레오좀이 뉴클레오좀과 비슷하게 보이지만 생물학적 테스트는 결과는 프리 뉴클레오좀이 DNA와 뉴클레오좀의 중간 형태라는 점을 분명히 보여줬다. 프리 뉴클레오좀의 발견은 염색체가 뉴클레오좀과 프리 뉴클레오좀의 혼합으로 구성됐을 수 있는 가능성을 제시한다고 연구팀은 설명했다.  그는 “이번 발견은 염색질이 무엇인지에 대한 새로운 이해의 시작이 될 수 있다”고 말했다.

미 국립보건원(NIH) 안소니 카터 박사는 “DNA가 히스톤 단백질을 감싸 염색질을 형성하는 것은 염색체를 안정화하고 유전자의 활성과 DNA복제 과정에서 중요한 역할을 한다”고 말했다. 그는 “DNA와 히스톤 복합체의 중간체 발견은 염색질의 자연적인 성질에 대한 흥미로운 실마리를 제공하며 DNA 복제과정을 비롯해 생명현상에 대한 이해를 증진시킬 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 과학저널 'Molecular Cell '19일자에 게재됐다.