SWI/SNF

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SWI/SNF

[ SWI/SNF ]

SWI/SNF (SWItch Sucrose Non-Fermentable) 의 약자로 ATP를 이용하여 뉴클레오솜의 구조를 변형시키는 단백질 복합체이다.

목차

  1. 1.개요
  2. 2.SWI/SNF 복합체 구조
  3. 3.SWI/SNF 의 기능
    1. 3.1.SWI/SNF 복합체에 의한 유전자 조절
    2. 3.2.SWI/SNF 복합체와 호르몬 조절
    3. 3.3.SWI/SNF 복합체에 의한 성장과 발달 조절

개요

Swi (Switch)와 Snf(sucrose nonfermenting) 유전자들은 처음 효모에서 suc2의 유전자 발현을 조절하는 유전자를 스크리닝하는 과정에서 동정 되었다. 후에 이들 유전자가 코딩하는 단백질들이 효모에서 인간까지 유전적으로 잘 보존된 단백질 복합체를 이룬다는 것이 밝혀졌다. 인간의 SWI/SNF 복합체의 경우 BRM(SMARCA2 유전자) 혹은 BRG1(SMARCA4 유전자) ATPase 서브유닛과 BAF155, BAF170, BAF47 등과 같이 복합체를 이룬다고 알려졌다. 또한 SWI/SNF 복합체의 구성 서브유닛에 따라 BAF 복합체(BRF1-, HBRM-associated factors)와 PBAF(polybromo-associated BAF)가 존재한다. SWI/SNF는 뉴클레오솜의 구조 및 위치를 ATP 에너지를 이용하여 변형시키는 기능(리모델링)을 수행한다. SWI/SNF는 DNA에 의해서 ATPase활성이 촉진되며 ATP가 해리되면서 나오는 에너지를 이용해 히스톤과 DNA의 결합을 불안정하게 만들어 뉴클레오솜의 구조 및 위치를 변화시킨다. SWI/SNF가 뉴클레오솜 리모델링하는 기작으로는 SWI/SNF가 뉴크레오솜을 이루는 DNA에 결합하여 DNA를 한쪽 방향으로 돌리면서 DNA-히스톤 결합을 변화시키면서 뉴클레오솜의 구조를 변화시킨다(리모델링한다). 또한, SWI/SNF는 암을 억제하는 `tumor suppressor` 보고되었고, 세포 내에서 다양한 SWI/SNF 서브유닛들이 존재하는 않는 것으로 알려졌다.

SWI/SNF 복합체 구조

그림 1. SNF2 ATPase 도메인과 뉴클레오솜 복합체 구조 (출처: )

SWI/SNF 복합체는 여러 가지 서브유닛으로 이루어져 있고 그 구성이 매우 다이나믹하여 아직 원자 수준의 해상도 구조는 밝혀지지 않았지만, 최근 Snf2 ATPase 서브유닛과 뉴클레오솜 복합체의 구조가 초저온 전자현미경(cryoEM)을 이용하여 규명되었다. 이 구조에 따르면 ATPase가 뉴클레오솜에 결합할 경우 DNA의 구조가 변화한다는 것이 밝혀졌다. 포유류의 SWI/SNF ATPase SMARC4 도 비슷한 기작으로 작용하는 것으로 알려졌다.

SWI/SNF 의 기능

SWI/SNF 복합체는 암에서 매우 중요한 역할을 하는데, 줄기세포의 성질을 유지하는 것과 세포가 분화하는 것을 조절한다. 예를 들어 SWI/SNF 복합체의 구성 서브유닛의 종류에 따라 뇌세포의 생성과 분화에 있어 다른 역할을 한다고 보고되었다. 또한 SWI/SNF 복합체가 암에서 다양한 유전자의 발현을 조절한다고 보고되었는데, SWI/SNF 복합체가 암을 유발하는 유전자의 발현을 억제하는 암저해인자 (Tumor suppressor)로 작용한다고 알려졌다.

SWI/SNF 복합체에 의한 유전자 조절

진핵생물의 유전자는 뉴클레오솜을 기본단위로 하는 크로마틴을 형성하고 있고, 크로마틴은 DNA가 히스톤 단백질에 감겨있는 상태로 있어 전사 인자들이 접근을 하기가 힘들다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 SWI/SNF 등의 크로마틴 리모델러복합체가 ATP를 이용하여 크로마틴을 조절한다. 이들 ATP 의존성 크로마틴 리모델러는 ATPase 서브유닛 SWI2/SNF2, ISWI, MI-2, INO80 등에 따라 그 종류가 나뉜다. 크로마틴 리모델링 단백질들은 히스톤과 DNA의 결합을 불안정하게 하는데 이러한 과정을 통해 히스톤에 감겨있는 DNA가 슬라이딩하게 된다. 결과적으로 리모델링에 의해 노출되는 DNA에 전사인자들이 결합하여 유전자의 발현을 촉진시킨다.

SWI/SNF 복합체와 호르몬 조절

최근 연구에 따르면 SWI/SNF 복합체가 아비시스산(abscisic acid, ABA), 에텔렌(ethylene, ET), 자스몬산(jasmonate, JA), 지베를린(gibberellin, GA), 사이토키닌 시그널 조절에 중요한 역할을 한다고 밝혀졌다. 예를 들어 SWI/SNF가 에틸렌이나 자스몬산등의 호르몬의 타깃이 되는 유전자의 발현을 조절하는 것으로 밝혀졌다.

SWI/SNF 복합체에 의한 성장과 발달 조절

SWI/SNF는 특히 식물에서 성장과 발달에 중요한 역할을 한는 것으로 보이는데, 애기장대에서 BRM ATPase 서브유닛을 없앴을 때, 뿌리가 짧아지고 잔뿌리가 없어지며, 잎이 아래쪽으로 말리거나, 꽃의 형태에 이상이 생기는 등 다양하게 성장과 발달에 문제가 생기는 것으로 나타났다.