핵심 해설
이 문제는 진핵세포의 염색체 형성과 분리에 관여하는
SMC 단백질 복합체(Structural Maintenance of Chromosomes complex), 즉
콘덴신(Condensin)과
코헤신(Cohesin)의 기능적 차이와 세포주기별 활성 조절을 묻고 있어요. 두 복합체 모두 DNA를 고리 구조로 포획하여 염색질의 고차 구조를 형성하지만, 그 역할과 활성 시기가 정반대라는 점이 핵심 포인트입니다.
1. 핵심 개념 분석 (Key Concept)
콘덴신은 유사분열(Mitosis) 시 염색체를 세로 방향으로 압축하여 짧고 굵은 중기 염색체(Metaphase chromosome)를 만드는 데 결정적인 역할을 해요. 반면
코헤신은 DNA 복제 후 자매 염색분체(Sister chromatids)를 팔 부분 전체에 걸쳐 서로 묶어두어, 중기까지 둘이 떨어지지 않도록 붙잡는 '접착제' 역할을 합니다.
2. 정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! 정답은
5번이에요. 콘덴신 복합체는 간기(Interphase)에는 활성이 매우 낮습니다. 유사분열이 시작되면
CDK1(Cyclin-dependent kinase 1)에 의한 인산화를 통해 콘덴신의 활성이 급격히 증가하여 염색체 응축을 촉진해요. 따라서 "간기 동안 높은 활성을 유지하고 유사분열 시 활성이 감소한다"는 설명은 사실과 완전히 반대입니다.
3. 오답 분석 (Distractor Analysis)
① 콘덴신은 ATP 가수분해 에너지를 이용해 DNA를 고리 안으로 밀어 넣으며 염색체를 축 방향으로 압축해요. 콘덴신 기능 상실 시 세로 방향 응축이 저해됩니다.
② 코헤신은 자매 염색분체를 붙잡고 있다가, 후기(Anaphase)에
세파라제(Separase)가 코헤신의 Scc1(Rad21) 소단위를 절단하면서 두 염색분체가 분리되도록 합니다.
③ 코헤신은 DNA 복제 시점에 새로 만들어진 자매 염색분체에 로딩되어 복제 응집을 확립해요.
혼동 주의! 콘덴신은 주로 유사분열 초기에 작용하므로, 복제 시 코헤신이 먼저 붙는다는 점을 기억하세요.
④ 두 복합체 모두 SMC 단백질 이합체(Condensin은 SMC2/SMC4, Cohesin은 SMC1/SMC3)가 만드는 고리 구조를 기본 골격으로 하여 DNA를 위상학적으로 포획합니다.
4. 연관 개념 정리 (Related Concepts)
세파라제의 활성은 후기 촉진 복합체(APC/C)에 의해 조절되는데, APC/C가 세큐린(Securin)을 분해해야 세파라제가 활성화됩니다. 이 단계적 조절이 무너지면 염색체 비분리(Nondisjunction) 같은 심각한 문제가 발생할 수 있어요.
개념 정리
| 구분 | 콘덴신 (Condensin) | 코헤신 (Cohesin) |
|---|
| 핵심 SMC 소단위 | SMC2/SMC4 이합체 | SMC1/SMC3 이합체 |
| 주요 기능 | 염색체의 세로 방향 압축 (응축) | 자매 염색분체 간 접착 (응집) |
| 주요 활성 시기 | 유사분열 초기 (전기~중기) | DNA 복제기 (S기) ~ 중기 |
| 활성 조절 | CDK1 인산화에 의해 활성화됨 | 세파라제(Separase)에 의한 절단으로 비활성화됨 |
| 작용 모델 | 고리 구조로 DNA 루프를 압출(Extrusion)하여 압축 | 고리 구조로 두 가닥의 DNA를 위상학적으로 포획하여 결합 |
한눈에 비교!
콘덴신과 코헤신은 모두
ATP 가수분해 에너지를 이용하는 고리 형태의 SMC 단백질 복합체이지만, 그 목적과 파트너가 정반대예요. 콘덴신은 '한 개의' DNA 분자 내에서 루프를 만들어
세로로 쪼그라들게(Compaction) 하고, 코헤신은 '두 개의' 다른 DNA 분자(자매 염색분체)를 하나로
묶어두는(Cohesion) 역할을 합니다. 세포주기 조절 키워드로, 콘덴신은
CDK1, 코헤신은
세파라제를 기억하세요!
약리기전 포인트
세포분열 주기와 연관된 항암제들의 타겟을 이해하는 기초가 돼요. 예를 들어 탁산계(Taxane) 항암제는 미세소관을 과도하게 안정화시켜 자매 염색분체의 분리(후기)를 막는데, 이는 코헤신 절단 이후의 물리적 분리 단계를 표적으로 삼는 거예요.
암기 팁
"콘덴신은 CDK1으로 켜서(Condense) 압축, 코헤신은 세파라제로 잘라서(Cohesion) 분리"라고 앞글자 'C'로 연결해 보세요. 콘덴신은 '꽉 쥐어짜는(Condense) CDK', 코헤신은 '자르는(Cleave) Separase'로 연상하면 헷갈리지 않아요.
국시 빈출 포인트
세포주기 조절 및 체크포인트 단원에서
핵심! 콘덴신과 코헤신의
활성 시기 비교 문제는 단골 출제 유형이에요. 특히 코헤신이 S기에 로딩되고, 콘덴신은 M기에 활성화된다는 반대 패턴을 정확히 구분해야 합니다. 또한, 코헤신 절단 효소인 '세파라제'와 이를 조절하는 '세큐린-APC/C' 경로도 묶어서 암기해야 해요.
기출 변형 주의!
단순히 기능만 묻지 않고, 특정 돌연변이가 주어졌을 때 어떤 표현형이 나타날지 추론하는 문제로 출제될 수 있어요. 예를 들어, "콘덴신을 인산화하는 CDK1의 기능이 저하된 세포에서 관찰되는 현상은?" 같은 문제로 변형되면, 중기 염색체의 압축 저해나 비정상적으로 긴 염색체가 정답이 될 수 있어요.