염색체 구조와 특성
염색체는 히스톤 단백질(H2A, H2B, H3, H4 2개씩)과 H1에 의해 연결 및 응축된 DNA로 구성되어 있습니다.
히스톤 단백질은 리신(Lys)과 아르기닌(Arg)을 많이 포함하고 있습니다.
뉴클레오솜 사이의 거리가 200bp 정도이기 때문에 DNase를 처리하여 전기영동 시키면 200bp에서 나타납니다.
히스톤 단백질은 우나선형(+)의 DNA와 결합하여 음성(-) 초나선으로 만들어 안정화(상쇄)시킵니다.
동원판은 방추사가 붙는 부위로 각 염색분체마다 1개씩 있습니다.
코헤신 단백질은 자매염색분체의 분리를 억제합니다.
이질염색질은 염색체의 반복서열이 있는 부분을 말합니다.
고빈도 반복서열은 말단부수체, 동원체이며 반복서열이 HDAC를 활성화시켜 응축되어있습니다.
중간빈도 반복서열은 텔로미어, VNTR(15~100개의 서열이 4~6번 반복), STR(2~4개 서열이 40~60번 반복), rRNA 유전자(기능성 반복서열로 280번 반복, 여러 유전자 동시 발현)
바이러스는 유전체 양이 적어서 염기 서열의 중첩된 해석을 합니다.
미토콘드리아는 유전체(+ 인트론, 반복서열) 양이 적은 반면, 엽록체는 많습니다.
공통점은 둘 다 핵 DNA와 같이 단백질을 생산하는데 기여한다는 점입니다.
세포분열 실험
세포분열 실험에서 관찰을 하기위한 세포분열 억제제로는 콜히친(분열 중기)과 택솔이 사용됩니다.
세포분열 실험에서는 유세포 분석기와 핵형 분석을 알아야합니다.
FACS 유세포 분석기는 형광의 강도에 따라 어떤 주기의 세포인지 구분할 수 있습니다.
세포주기를 관찰하려면 우선 동조화(여러 세포들의 지점을 맞춤)를 시켜야합니다.
대표적으로 hydroxyurea를 처리하면 모든 세포들이 G1기에서 멈추게합니다.
이후 다시 삽입성 물질 EtBr 또는 Propidium Iodide를 처리하면 hydroxyurea를 제거해줄 수 있습니다.
(Propidium Iodide의 경우 DNA뿐만 아니라 RNA도 결합하기 때문에 RNA 분해효소 RNAse도 같이 처리해야 합니다.)
Brdu(DNA 뉴클레오티드 1' 염기가 Bu, 염기유사체)와 같은 물질은 S기에만 삽입이 될 수 있습니다.
Brdu에 붙는 (형광물질이 붙어있는) 항체를 처리하면 형광의 세기를 통해 핵산의 양을 알 수 있습니다.
** 유세포 분석기를 이용하여 양성선택과 음선선택에서의 T_h와 T_c(세포독성 T세포)를 분류할 수도 있습니다.
핵형 분석을 하면 두 종 사이의 유연관계와 염색체의 갯수 (또는 구조) 이상을 확인할 수 있습니다.
백혈구 역분화를 시킨 뒤 재분화시키면 갯수를 증가시킬 수 있습니다.
그 때 콜히친을 처리하여 세포분열을 중단시킨 뒤 에탄올, 아세트산을 이용하여 고정, 저장액을 처리하여 적혈구와 혈소판을 파괴시키면 남은 백혈구만 관찰할 수 있습니다.
세포분열 단계
간기에서는 미토콘드리아, 엽록체를 제외하고는 다 제거되고 말기에 재생됩니다.
G1기에서는 S기에 필요한 물질들을 준비합니다. (checkpoint 존재)
S기에서는 DNA, 히스톤, 중심체 등을 복제합니다. (반보존적 복제)
G2기에서는 튜뷸린 단백질을 합성합니다.
+ G0기는 분열을 멈추는 시기로, 림프구는 일반적으로 G0기였다가 항원이 침입하면 G1기로 진행됩니다.
+ 식물세포의 경우 생장점(1기 성장), 형성층(2기 성장)을 제외하고는 모두 G0기입니다.
전기에서는 콘덴신 단백질이 염색사를 말아 염색체를 형성하며, 인이 사라지고, 중심체가 양극으로 이동합니다.
전중기에서는 핵막이 사라지고, 전기에 형성된 방추사가 이동해서 염색체에 부착됩니다.
중기에서는 염색체의 적도면 배열이 일어나고, 위와 같은 과정이 일어납니다. (이 때 미세소관 합성, 분해 평형)
** SAC(spindle assembly checkpoint) 비활성 / APC(anaphase promoting complex) 활성 / MPF(성숙촉진인자) 비활성
** MPF의 역할 : 염색체를 응축시킴 / 방추사를 신장시킴 / 핵막을 붕괴시킴 (결국 분열기 촉진임)
** MPF는 성게알 실험을 통해 난자의 세포질에 있음을 알게 됨 (세포질 인자)
후기에서는 여러 단백질과 방추사들에 대해 알아야합니다.
- 성상체 방추사는 증심체 끝에 있으며 운동단백질 디네인이 있습니다. (- 전하쪽으로 이동하면서 방추사를 밀어줌)
- 동원체 방추사에도 운동단백질 디네인이 이동하고, 카타스트로핀이 동원체 방추사를 제거(분해)합니다. (후기 A)
- 극성 방추사에는 꼬리가 양쪽에 붙어있는 이중 키네신이 있습니다. (+로 이동하면서 세포의 수직길이 신장) (후기 B)
중기에서 후기로 넘어갔을 때 방추사 길이가 짧아진 것을 통해 카타스트로핀과 디네인의 작용을 알 수 있습니다.
말기는 전기와 모든 특성이 반대로 작용한다고 생각하면 됩니다. (방추사 사라지고 세포 소기관 재생)
말기에는 세포질 분열기가 존재하여 동물세포의 경우에는 수축환(액틴 미세섬유가 작용(+ 미오신도 작용), 밖에서 안으로 작용), 식물세포의 경우에는 세포판(골지체의 펙틴을 부착, 안에서 밖으로 발생)이 형성됩니다.
비정상적인 세포분열
첫 번째로, 다핵체는 핵분열과 세포질분열이 독립적으로 발생합니다. 세포질 분열이 나타나지 않아도 핵분열은 계속해서 나타날 수 있습니다. (ex : 근육세포)
** 시토칼라신, 항미오신항체를 처리하면 세포질 분열이 나타나지 않지만, 핵분열은 계속해서 발생하여 다핵체가 형성됩니다.
두 번째로, 콜히친을 감수분열시에 처리하면 2n개는 그대로 존재하고, 정상 n개 생식세포가 결합하여 3n이 형성되어 염색체의 분리가 나타나고, 핵 한 개당 염색체 수가 증가하여 다배체가 만들어집니다.
세 번째로, 다사염색체(거대염색체)의 경우 염색체 한 개가 가지는 DNA 양이 증가하여 발생합니다.
- 초파리(유충) 침샘 염색체 : S기만 계속 진행이 되고(= S기만 관찰됨) 염색체의 분리가 나타나지 않을 경우
(DNA가 응축되어 있어서 수직인 가로 줄무늬 모양(어두운 띠)이 나타납니다.)
+ 이 때 염색체에서 전사가 활발히 일어나는 탈응축되어 부푼 부위를 퍼프(puff)라고 합니다.
- 또는 감수분열 단계에서 상동염색체의 부착이 일어날 경우에도 다사염색체가 만들어집니다.
+ 램프브러쉬 염색체(솔염색체)는 제1감수분열 전기에 관찰되는, 교차점이 형성되었으나 분리가 일어나지 않은 염색체를 말하며 수많은 인접고리(퍼프와 같음)를 형성하고 있습니다.
핵의 개수/세포 ↑ : 다핵체
염색체 수/핵 ↑ : 다배체
DNA 양/염색체 수 ↑ : 다사염색체(거대염색체)
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