염색체의 기본 구성 단위, 뉴클레오솜

뉴클레오솜은 염색체의 기본 구성 단위로써, core DNA와 8개의 히스톤 단백질로 이뤄져 있으며 1.65바퀴를 도는 구조로 형성되어 있으며 형성되지 않은 부분은 유전자의 재조합, 발현, 그리고 복제가 일어나는 곳이다.

크기는 제일 크지만, 분자량이 작은 연결 히스톤 H1이 중심 히스톤 4개를 DNA와 타이트한 결합 연결을 한다.

히스톤은 양이온으로 리신과 20%의 아르기닌, 음전하로 음전하를 가진 DNA를 가지고 있으며 핵산 분해효소로 겔 전기영동 시 분리를 확인할 수 있다.

히스톤은 4량체 1개와 2개의 2량체로 구성되어 있으며 1.6바퀴를 왼손잡이로, 즉 음성 초나선 구조로 11시에서 1시로 돌아 감싸는 모습을 보여주며 대칭적으로 이분축을 가지고 있으며 히스톤 꼬리의 경우 분해 시 필요한 신호 전달을 받기 위해 튀어나온 구조로 형성되어 있다.

만약에, N Terminal이 노출되어 있을 시에, 브로모도메인이 인식하고 양전하의 손실로 아세틸화가 된다면 풀리는 것이며 이러한 히스톤 꼬리 말단 변형으로는 크게 인산화, 아세틸화, 메탄화가 있다.

뉴클레오솜이 빼곡히 응축되어 있다면 이질 염색질(Heterochromatin)이 되어서 응축이 되며 염색이 진하게 되며, 상대적으로 열린 구조가 된다면 진정 염색질(Euchromatin)이 된다.

히스톤 아미노 말단 꼬리를 통해서 히스톤 H1으로 뉴클레오솜이 30nm 섬유를 형성하게 된다.

이러한 모델로 뉴클레오솜 DNA가 6개의 뉴클레오솜마다 회전하는 구조로 단단한 솔레노이드 모델이 되며, 비교적 단단하지 않아 접근이 용이하고 중심축을 지나는 연결 DNA가 있는 지그재그 모델이 있다.

만약에 DNA를 더 압축하려 한다면, 큰 고리인 핵 뼈대가 관여하며 이는 위상학적으로 분리하는 Topo 2와 응축시키는 SMC 단백질이 필요하다.

타 히스톤 단백질로는 DNA가 분해 시에 세린 잔기를 인산화하고 DNA를 효소로 수선해주는 H2A.X와 복제에 기여하는 CENP-A가 있다.

DNA와 히스톤 옥타머들은 역동적인데, 히스톤이 다른 곳으로 이동하는 것을 미끄러짐, 히스톤이 빠지는 것을 방출, 히스톤 다이머가 교체되는 것을 다이머 교체라고 하며 위치를 고정하는 것으로 DNA 결합 단백질 또는 DNA 염기서열이 관여하게 된다.

이렇게 DNA 정보가 이동하는 것으로 염기가 정확하다는 것의 확인을 Proofreading을 통해 확인하며 Exonuclease과 repair system을 통해 복구한다.