생화학분자생물학회

Enhancer-promoter interactions become more instructive in the transition from cell-fate specification to tissue differentiation

백인화

경희대학교 약학대학

세포가 필요한 유전자를 정확한 시점에 발현하기 위해 인핸서와 타겟 유전자 프로모터 간의 정확한 시공간적 상호작용이 중요하다. 인핸서와 프로모터 영역의 상호작용을 설명하는 다양한 모델들이 제시되었지만 아직 많은 부분들이 규명되지 않았다. 예를 들어, 인핸서와 프로모터의 직접적인 상호작용(direct contact)이 인핸서 기능에 필수적인지 명확하지 않다. 또한, 인핸서와 프로모터의 공간적 상호작용 변화가 유전자 발현 변화, 세포 기능 및 세포 운명 변화 등과 같은 기능적 변화로 이어지는지에 대해서도 확실하지 않다. 

본 논문에서 저자들은 초파리 배아를 실험 모델로 사용하여 조직 특이적으로 기능하는 600개의 인핸서 및 프로모터에 대해 발생 시간에 따른 상호작용(proximity) 변화와 전사 활성(activity) 변화를 규명하였다. 놀랍게도 근육 형성 세포와 신경 형성 세포는 서로 다른 기능의 세포로 분화되지만, 발생 초기 두 세포군 간의 인핸서와 프로모터 상호작용은 크게 다르지 않았다. 하지만 조직으로 분화되는 단계에서 두 세포군 간의 인핸서와 프로모터 상호작용은 달라졌으며, 이는 전사 활성 변화로 이어졌다. 본 논문의 연구결과는 발생 과정 중 인핸서와 프로모터 상호작용 변화를 규명하였으며, 상호작용 변화에 따른 유전자 발현 변화 여부를 바탕으로 인핸서-프로모터 상호작용(proximity)과 전사활성(activity) 간의 관계를 제시하였다. 세포 운명 결정(cell fate specification)이 일어나는 발생 초기에는 인핸서와 프로모터의 공간적 상호작용이 반드시 전사 활성으로 이어지지 않지만, 조직 분화가 일어나는 발생 후기에는 조직 특이적 인핸서-프로모터 상호작용이 생김으로써 조직 특이적 상호작용이 전사 활성으로 연결된다. 즉, 인핸서와 프로모터 간의 상호작용은 발생이 진행됨에 따라 “permissive”한 상태에서 “instructive”한 상태로 변화하며, 이는 세포 운명 결정에 중요한 역할을 한다는 것을 제시한다. 

논문출처: Nature Genetics. 2024 Mar. https://doi.org/10.1038/s41588-024-01678-x

저자: T. Pollex, A. Rabinowitz, M. C. Gambetta, R. Marco-Ferreres, R. R. Viales, A. Jankowski, C. Schaub, and E. M. Furlong