염색체

세포 내의 유전 정보를 담고 있는 구조로 DNA와 여러 DNA 결합 단백질로 이루어져 있다. 범주에 따라 크게 두 가지 의미로 쓰이는데 좁은 의미에서의 염색체는 세포분열 시 염색사가 여러 단백질에 의해 응축되어 광학 현미경에서 보이는 구조를 말하며, 넓은 의미로는 응축되어 있지 않은 염색사를 포함한다.

염색체의 구조 및 형태는 종에 따라 다르며 특히 원핵 생물, 진핵 생물 간에 큰 차이를 보인다.

목차

박테리아나 고세균을 포함하는 원핵 생물의 경우 환형 염색체 (circular chromosome)를 가진다. 원핵 생물의 경우 대부분 한 개의 복제 원점 (origin of replication)이 존재하여 이를 중심으로 복제 과정이 진행된다. 원핵 생물의 경우 진핵 생물과 다르게 핵이 존재하지 않기 때문에 DNA가 세포기질에 존재하는데 핵양체 (nucleoid)라는 DNA, RNA, 단백질로 이루어진 특이한 복합체를 이룬다. 

진핵생물의 경우 핵 구조를 가지며 핵 내에 염색체가 존재한다. 대부분의 진핵생물은 선형 염색체 (linear chromosome)를 가지며 핵 내에서 히스톤 (histone)과 여러 단백질에 의해 단계적인 응축 과정을 거친다. DNA와 히스톤으로 이루어진 뉴클레오솜 (nucleosome) 구조가 가장 기본이 되며 고도의 응축 과정을 통해 염색체 구조를 가진다.

진핵생물의 염색체의 경우 세포 분열을 대비하여 간기 동안 유전정보를 복제하는데 동일한 유전정보를 가지는 한 쌍의 염색분체가 동원체를 통해 하나의 염색체로 움직인다. 이는 세포 분열 과정에서 두 개의 염색분체로 나뉘어 각각의 세포에 동일한 유전정보를 전달하게 된다. 대부분의 진핵생물은 부모로부터 유전정보를 전달받기 때문에 크기와 모양이 같은 한 쌍의 염색체를 가지는데 이를 상동염색체라 한다.  

그림 1. 진핵 생물에서의 염색체 ()

인간은 23쌍의 염색체를 가지며 22쌍의 상염색체와 1쌍의 성염색체 (여성 XX, 남성 XY)로 이루어져 있다. 

인간은 어머니로부터 22개의 상염색체와 X 염색체를 받으며 아버지에게도 22개의 상염색체와 성염색체를 물려받는데 아버지로 부터 받는 성염색체의 종류에 따라(X-여성, Y-남성) 성이 결정된다.

세포분열시 사람의 염색체 구조를 살펴보면 X자 형태를 가지는데 분열의 중심이 되는 가운데 중심을 동원체(centromere)라고 하며 두 염색분체를 결합시키는 역할을 한다. 세포분열 M기에 방추체(mitotic spindle)가 동원체와 결합하게 되어 양 중십립(centriole)을 향하여 분리되게 되며 이때 동일한 유전정보를 가지는 염색분체가 양 세포로 분리되게 된다.

염색체의 양 끝, 즉 X의 네 모서리 부분은 텔로미어(telomere)라고 부른다. 선형 염색체가 환형 염색체와 다르게 분열시 생기는 문제점은 말단 복제 문제로 DNA 복제가 시작되는 끝 부분이 복제 과정에서 완전할 수 없으며 복제를 반복될 수록 점점 짧아질 수 밖에 없다. 이러한 이유로 세포가 계속 분열할 수록 텔로미어는 짧아지게 되며 세포의 분열이 무한하지 않으며 제한되어 있음이 알려졌다.

환형 염색체 (Circular chromosome), DNA, 복제원점 (origine of replication), 핵양체 (nucleoid), 히스톤 (histone), 뉴클레오솜 (nucleosome), 염색분체, 상동염색체

Hammond, Colin M.; Strømme, Caroline B.; Huang, Hongda; Patel, Dinshaw J.; Groth, Anja (2017). 'Histone chaperone networks shaping chromatin function'. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 18 (3): 141–158.

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