박테리아 염색체, 천배 작은 세포안에 들어가는 원리 규명

국제 연구팀, 응축과정 새로운 근거 밝혀내

▲박테레아 염색체가 천 배 작은 세포 안에 들어가는 원리가 파악돼 눈길을 끈다.[사진제공=KISTI]

[아시아경제 정종오 기자] 길이가 긴 박테리아 염색체가 자신보다 천 배 작은 세포 안에 어떻게 들어가는지 새로운 근거가 제시돼 관심을 모으고 있다. 이른바 박테리아 염색체의 응축과정에 설명된 것으로 앞으로 관련 기초과학 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

정영균 한국과학기술정보연구원(원장 한선화, 이하 KISTI) 책임연구원이 한국과학기술원(KAIST), 캐나다 워털루대학교와 공동연구를 통해 박테리아 염색체 응축 구조의 근거를 새롭게 제시했다.

공동 연구팀은 길이가 약 2mm에 달하는 밧줄 형태의 박테리아 염색체(DNA)가 자신보다 약 천 배 작은 마이크로 크기의 박테리아 세포 안에 어떻게 들어가는지를 밝혀냈다. 분자동역학 시뮬레이션과 고분자 이론을 통해 세포 내에 과밀하게 존재하는 다양한 크기의 단백질 등과 같은 입자들이 움직일 공간을 확보하기 위해 DNA 사슬을 작은 공간으로 집적시키는 응축 현상을 설명했다.

대장균과 같은 박테리아 세포는 DNA(1.5%), 단백질(20%), 물(70%) 등으로 채워져 있다.

복잡한 연회장에서 음식 테이블(DNA 사슬)을 한쪽 벽으로 밀어붙이고(응축), 수많은 사람(단백질 등의 입자)이 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 것과 비슷했다. 지금까지 박테리아 염색체의 응축 구조를 핵양체-결합단백질, DNA 초나선구조, 엔트로피 등으로 설명하고 있었는데 더 많은 물리학적 근거를 필요로 했다.

이번 연구는 박테리아 세포의 분열·증식 과정에 관련된 의문을 해결하는 이론적 단초를 제시한 것으로 앞으로 관련 연구분야에 영향을 미칠 것으로 기대된다. 연구결과는 학술지인 '소프트 매터(Soft Matter)' 2월호의 표지논문(논문명: 다양한 크기를 가지는 과밀입자들이 막힌 공간에 갇힌 고분자의 물성에 미치는 영향 연구-A polymer in a crowded and confined space: effects of crowder size and poly-dispersity)'에 실렸다.