Embryonic stem cells do not have a globally disrupted higher-order chromatin fibre structure
배아 줄기세포의 다분화 능력이 전역적으로 "열린" 염색질 구조에 의존한다는 기존의 가설과는 대조적으로, 본 연구는 배아 줄기세포의 고차 염색질 섬유 구조가 근본적으로 열린 상태라기보다는 분화된 세포와 유사하면서도 단지 약간 더 무너진 형태를 띠고 있음을 입증한다.
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모든 살아있는 세포 안에는 DNA라고 불리는 화학적 코드로 쓰인 방대한 지침서가 들어 있습니다. 이 엄청난 길이의 유전 물질을 핵이라는 미세한 공간에 담기 위해, DNA는 느슨하게 방치되지 않고 단백질 실타래 주위에 단단히 감겨 있으며, 이는 종종 실에 꿰어진 구슬에 비유되는 복잡한 구조를 형성합니다. 이러한 포장 상태를 크로마틴이라고 합니다. 과학자들은 오랫동안 이 크로마틴이 배열되는 방식이 세포 행동의 마스터 스위치 역할을 한다고 믿어 왔습니다. 특히, 신체의 어떤 조직으로도 변할 수 있는 다재다능한 세포인 배아 줄기세포는 DNA를 영구적으로 '열려 있는' 느슨한 상태로 유지한다는 강력한 이론이 있었습니다. 이러한 아이디어는 그러한 느슨한 구조가 세포가 유전 지침을 자유롭고 빠르게 읽을 수 있게 하여, 다양한 세포 유형으로 변형될 수 있는 능력을 유지하는 데 필요한 높은 수준의 활동을 뒷받침한다고 제안했습니다.
한 연구팀은 생쥐의 배아 줄기세포 내 크로마틴의 물리적 구조를 직접 관찰함으로써 이 오래된 믿음을 검증하기 위해 나섰습니다. 그들은 이 유연한 줄기세포를 더 전문화된 자손 세포들 및 고정되고 변하지 않는 역할을 가진 성숙한 피부 세포와 비교했습니다. 과학자들은 먼저 각 세포 유형의 크로마틴을 구성하는 기본 성분들을 조사하여, 단백질 대 DNA의 비율과 단백질 실타래 사이의 간격을 측정했습니다. 그 결과, 세포가 다재다능한 줄기세포인지 아니면 고정된 피부 세포인지와 관계없이 이러한 근본적인 구성 요소들은 모든 세포에서 거의 동일하다는 것을 발견했습니다. 더 깊이 파고들기 위해, 연구진은 정제된 크로마틴 섬유를 일련의 물리적 테스트에 노란하여 섬유가 어떻게 움직이는지, 효소에 어떻게 반응하는지, 그리고 단백질이 얼마나 빨리 자리를 바꾸는지 관찰했습니다. 놀랍게도, 이러한 생물물리학적 측정값들은 줄기세포와 분화된 세포 사이의 크로마틴 섬유 모양이나 형태에서 유의미한 차이를 보여주지 않았습니다.
세포 내에 있는 상태 그대로의 크로마틴이 어떻게 보이는지 더 명확한 그림을 얻기 위해, 연구진은 가교 결합된 크로마틴이 중력에 의해 가라앉는 방식을 분석하는 SPOCC라는 새로운 방법을 개발했습니다. 이 기술을 통해 연구진은 자연스러운 맥락 속에서 섬유의 벌크 구조를 관찰할 수 있었습니다. 결과는 놀라웠습니다. 줄기세포와 분화된 세포는 매우 유사한 고차 구조를 공유하고 있었습니다. 줄기세포가 피부 세포에 비해 약간 더 무너진 배열을 보이기는 했지만, 그 차이는 미미했습니다. 이 연구는 배아 줄기세포가 유연성과 활성을 유지하는 놀라운 능력이 근본적으로 열려 있거나 느슨한 크로마틴 구조에 의해 구동되는 것이 아니라고 결론짓습니다. 대신, 이 다재다능한 세포들의 유전 물질의 물리적 구조는 이전에 생각했던 것보다 전문화된 성숙한 세포들과 훨씬 더 유사합니다.
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