텔로미어
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텔로미어(말단소립, telomere)는 세포시계의 역할을 담당하는 DNA의 조각들이다. 텔로미어는 그리스어의 '끝'(τἐλος, telos)과 '부위'(μέρος, meros)의 합성어다. 세포분열이 일어나는 동안에 염색체와 DNA를 복제하는 효소는 염색체의 끝부분으로 복제를 계속할 수 없다. 텔로미어가 없는 상태로 세포가 분열된다면 세포에 관한 정보가 들어있는 염색체의 끝부분이 소실될 것이다. 텔로미어는 염색체의 끝부분을 막고있는 분해되지 않는 완충지역이라 할 수 있다. 하지만 세포가 분열되면서 텔로미어는 소실되며 텔로머라아제라는 역전사효소에 의해서 보충된다.
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[편집] 텔로미어의 연구 과정
세포의 노화에 대해서 구체적으로 연구한 Leonard Hayflick 박사는 1961년, 생물과 장기에 따라서 세포의 분열 횟수가 정해져 있고, 그 후에 세포가 노화해 죽는다는 사실을 밝혀냈다. Hayflick 박사는 태아의 세포는 100번 정도 분열하고, 노인의 세포는 20~30번 정도 분열한 후에 노화가 된다는 사실을 발견했다. 이를 헤이플릭 리미트(Hayflick Limit)라고 불린다. Hayflick 박사의 연구에 의하면 고양이는 8번, 말은 20번, 인간은 60번 정도 세포분열을 할 수 있다고 한다. 그 후에 발견된 것이 바로 텔로미어(telomere)이다. 1990년대 초가 되어서야 생물세포학자들에 의해서 텔로미어가 염색체의 말단에 위치함이 밝혀졌다. 연구가 계속 진행된 결과, 샌프란시스코 캘리포니아 대학(UCSF)의 Elizabeth blackburn(61)교수를 비롯하여 존스홉킨스 의대 Carol Greider(48)과 하버드 의대 Jack Szostak(57)은 텔로미어를 통해서 세포의 노화 메커니즘을 규명하였다. 이들은 2009년 노벨생리학상 수상자로 선정되었다.
[편집] 텔로미어의 작용
텔로미어의 길이는 종에 따라서 매우 다양하다. 효모에서는 300~600개의 염기쌍으로 이루어져있고, 인간의 경우 수 킬로베이스(DNA 등 핵산 연쇄의 길이 단위)로 이루어져 있다. 인간의 경우 텔로미어의 길이가 짧아짐에 따라서 세포분열을 막는 노화현상을 유발할 수 있다. 텔로미어는 6개(인간의 경우)의 특이적인 DNA 염기서열이 수백에서 수천 번 반복되며, 염색체의 말단에 위치하고 있어서 세포가 분열할 때 염색체가 분해되는 것을 막아준다. 텔로미어의 특징을 살펴보면, 세포가 한 번 분열할 때마다 염색체 말단으로부터 50~200개의 텔로미어 DNA 뉴클레오티드(nucleotide)를 잃어버린다. 텔로미어의 길이가 짧아질수록 세포가 늙었다는 것을 의미한다. 그렇기 때문에 여러 차례 세포분열을 하면서 대부분의 텔로미어 DNA가 손실되면 세포는 세포분열을 멈춘다.
[편집] 텔로미어 염기서열
| 생물체 | 염기서열 (5'에서 3'을 향함 ) |
|---|---|
| 사람, 생쥐, 아프리카발톱개구리 | TTAGGG |
| 붉은빵곰팡이 | TTAGGG |
| 애기장대 | TTTAGGG |
| 클라미도모나스 | TTTTAGGG |
| 누에나방 | TTAGG |
| 효모 | TTAC(A)(C)G(1-8) |
[편집] 텔로머라아제
손실되는 텔로미어의 DNA를 복구하는 효소(enzyme)가 존재하는데 그것을 텔로머라아제(말단소립 복제효소, telomerase)라고 한다. 이 효소 덕분에 세포가 분열해도 텔로미어의 길이를 어느 정도의 길이를 유지할 수 있다. 효소가 지나치게 활성화되면 세포가 계속 분열할 수 있다. 진핵 세포로 이루어진 생물체에서 텔로머라아제가 활발한 세포는 소장 내부의 표피세포(상피세포), 골수세포, 암세포 등이다. 소장 내부의 표피세포는 끊임없이 음식물, 체액과 접촉하면서 상처를 입거나 떨어져 나가곤 한다. 하지만, 활성화된 텔로머라아제에 의해서 세포분열이 지속적으로 일어나면서 상처입거나 떨어져 나간 표피세포를 보충할 수 있는 것이다. 텔로머라아제는 텔로미어의 DNA 염기서열과 상보적인 염기쌍을 가지는 RNA를 이용하여 텔로미어 DNA를 만들어내는 일종의 역전사효소(reverse transcriptase)를 만들어 낼 수 있다. (RNA의 상보적인 염기쌍 : C(Cytosine)-G(Guanine), A(Adenine)-U(Uracil)) 예를 들어서 역전사효소의 RNA의 염기서열이 AAUCCC이면 TTAGGG를 갖는 텔로미어 DNA염기서열이 만들어지는 것이다. 이와 같은 방법으로 텔로머라아제는 염색체 말단의 텔로미어의 길이가 짧아지지 않도록 해준다.
[편집] 텔로미어와 암세포
암세포는 끊임없이 세포분열을 하기 위해서 텔로미어 DNA의 길이를 유지할 수 있는 메커니즘이 필요하다. 텔로미어의 길이를 연장하거나 유지하는 메커니즘은 세포 단위의 끊임없는 증식을 하기 위해서 꼭 필요한 과정이다. 텔로미어를 연장하기 위해 필요한 효소인 텔로머라아제는 종양의 90%에서 활성화되어 있다. 그렇기 때문에 암세포에서는 다른 체세포에 비해서 수명이 길어진다. 이를 통해 암세포에 있는 텔로머라아제의 기능을 억제하거나 암세포의 텔로미어 DNA를 제거하면, 암세포의 세포분열을 막을 수 있다.
[편집] 참고 문헌
- Ricki Lewis 외,《LIFE》,6th Ed.,Mc Graw Hill(2009)