생물 및 의학 (건강) 세포 분열(cell division) 프로세스에 대한 연구

2014.07.21 17:18

졸리운_곰 조회 수:455

세포 분열(cell division) 프로세스에 대한 연구

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2014070671&service_code=03
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-07-18





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한 하버드대의 연구자에 의해 제시된 새로운 이론적인 체계(theoretical framework)가 박테리아 세포들이 어떻게 DNA 복제(DNA replication)와 같은 세포 분열에 중요한 프로세스들을 조절하고 어떻게 이들 세포들이 분열해야 할 때를 알게 되는지에 대한 미스터리를 풀 수 있게 도울 것으로 보인다.

최근 수십 년 동안, 연구자들은 세포 분열이 박테리아 세포가 특정한 크기에 도달하게 되면 일어나는 것이라고 믿어 왔다. 하지만 Physical Review Letters지에 최근 게재된 논문에서 하버드대 응용 물리 및 수학과 교수인 Ariel Amir에 의해 제시된 새로운 모델은 세포들이 크기를 통해서가 아니라 그들이 얼마만큼 자라왔는지에 따라 DNA 복제를 조절한다는 사실을 제시하고 있다.

이에 대해 Amir는 "이 연구의 초점은 어떻게 박테리아가 자신의 크기를 조절하는지, 어떻게 그들이 자신들이 분열해야 할 때는 알아내는지, 그래서 어떻게 그들의 크기를 일정하게 유지하는 지를 알아내고자 하는 것이다. 이와 관련해서 어떻게 세포들이 이러한 일들을 수행하는지, 이러한 일들이 DNA 복제와 같은 일들에 관련이 있는지를 알아내는 것"이라고 말했다.

연구자들은 오랫동안 박테리아가 20여분 정도의 시간 만에 분열한다는 것을 알고 있었다. 또한 이들은 이러한 세포 분열이 일어나기 전 한 시간 정도 전에 DNA 복제가 먼저 일어난다는 사실도 알고 있었다. 남아 있는 의문점은 어떻게 이들이 서로 연관지어 있냐는 점이다. 이에 대해 Amir는 "초기 연구 결과들은 박테리아가 하는 일들이 실제로 연속적인 세대 동안 DNA 복제 프로세스를 수행한다는 것을 보여주었다. 하나의 박테리아 세포가 실제로 자신의 증손자에 해당하는 세포들에 대한 DNA를 복제할 수 있으며 자신의 증증손자에 대한 DNA도 복제할 수 있다"고 말했다.

1960년대 많은 연구자들이 DNA 복제가 세포가 일정한 크기에 도달하게 되면 시작된다는 것을 보여주었으며 이는 박테리아가 자신들이 얼마나 큰지를 인지할 수 있고 어떤 일정한 크기가 되면 이를 수행한다고 믿게 만들었다. 그러나, 박테리아가 만들어질 때의 크기가 박테리아가 분열하게 되는 크기와 관련이 있다는 새로운 연구 결과들이 발표되었다. 이러한 발견-작은 박테리아들은 적은 수의 자손을 만들어내고, 큰 박테리아들은 많은 수의 자손을 만들어낸다는-은 크기 이외의 무엇인가가 있다는 사실을 암시하고 있다.

이에 대해 Amir는 "내가 주장하고 싶은 것은 박테리아들이 일정한 크기에 도달하기 위해 노력한다기 보다는 세포들이 DNA 복제의 시작에서부터 다음 단계의 복제에 이르기까지 어떤 특이적인 부피를 늘리기 위해 노력한다는 점이다. 이를 수행하기 위해, 세포들은 부피에 있어서 서로 다른 것들을 스스로 측정할 필요를 느끼게 되고 생화학적인 방법으로 실제 이러한 측정을 해 나간다"고 말했다. 하지만 그는 이와 관련된 정확한 생화학적 측정 메커니즘은 아직 발견되지 않았다고 말했다.

그는 또한 "이러한 모델이 70년대 제시된 가운데, 세포 전반을 거쳐 일정한 농도를 유지하고 있는 하나의 단백질이 발견되었으며 세포가 자람에 따라 이들이 만들어내는 새로운 복제물들이 이 부피에 비례해 늘어나게 된다. 이 새로운 복제물들의 수를 알아차림으로써, 세포들은 부피의 변화를 측정할 수 있다"고 덧붙였다. 마지막으로 그는 "박테리아가 어떻게 자신들의 크기를 조절하는지를 이해하는 것은 세포들이 생물학적인 프로세스를 조절하는 방법과 관련되어 있다"고 말했다.

그림: 이번 연구를 수행한 버드대 응용 물리 및 수학과 교수인 Ariel Amir                
         
자료를 가져가실 때에는 출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』을 밝혀 주시기 바랍니다.


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