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롱 리드 시퀀싱과 de novo 유전체 조립으로 밝힌 텔로미어 손상에 의한 복잡한 염색체 말단 구조
김은경
김은경 (서울대학교)
2021 BRIC 세미나 하반기  |  2021.09.09
생물종의 진화를 이끄는 핵형의 변화는 염색체 간의 접합을 포함하는 다양한 구조적 재배열에 의해 발생한다. 특히 선형 염색체의 말단을 DNA 손상 반응으로부터 보호하는 텔로미어가 그 기능을 상실하게 되면 유전체 불안정성이 야기된다는 것이 알려져 있다. 그러나 염색체 말단은 대개 반복서열로 구성되어 있어 숏리드 염기서열 분석을 통해 실제 구조를 재구성하는 데에는 한계가 있다. 본 연구에서는 텔로미어를 유지하는 효소인 텔로머레이즈가 결실되어 발생한 텔로미어 위기로부터 살아남은 예쁜꼬마선충 모델의 유전체를 롱 리드 시퀀싱하였다. 예쁜꼬마선충 모델은 텔로미어 손상에 의한 DNA 손상 반응의 흔적을 유전체에 간직하고 있어 염기서열 분석을 통해 전체 염색체에 누적된 서열 변형을 뉴클레오티드 단위로 자세하게 밝힐 수 있었다. De novo genome assembly를 통해 염색체 말단 구조를 정확하게 재구성하여 텔로미어 손상을 처리한 결과로 나타난 몇 가지 특징적인 구조를 관찰했다. 텔로미어 결실이 발생한 말단은 비상동 염색체의 말단과 접합함으로써 안정화되었으나, 염색분체 간의 접합은 텔로미어 결실로 인한 DNA 손상 반응을 안정화하지 못하고 추가적인 염색체 분절을 야기했다. 흥미롭게도 접합이 일어난 말단은 텔로미어 서열 뿐만 아니라 텔로미어에 인접한 부분인 서브텔로미어 서열까지 결실되는 것이 관찰되어 텔로미어 손상의 영향이 텔로미어에 국한되지 않는 다는 것을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 서브텔로미어 결실이 일어난 한 염색체 말단에서 반복적인 복제가 누적되어 복잡한 구조를 형성한 것을 재구성할 수 있었으며, 복제 기전을 추정할 수 있는 여러 특징을 찾아낼 수 있었다.
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