핵심 해설
이 문제는 진핵세포 크로마틴의 계층적 응축 단계를 묻고 있어요. DNA가 히스톤 단백질과 결합하여 어떻게 고차 구조를 형성하는지 정확한 직경 수치와 단계를 이해하는 것이 핵심이에요.
핵심 개념 분석 (Key Concept):
크로마틴(Chromatin) 응축의 첫 단계는 DNA가 히스톤 8량체를 감아
뉴클레오솜(Nucleosome)을 형성하는 거예요. 이 뉴클레오솜들이 연속적으로 배열된 상태를
비즈 온 어 스트링(Beads-on-a-string) 구조라고 하며, 이때의 직경은 약
11nm입니다. 이후 링커 히스톤인
H1이 뉴클레오솜 사이의 연결 DNA(Linker DNA)에 결합하면, 뉴클레오솜들이 서로 가까워지고 규칙적으로 포장되어 직경 약
30nm의 섬유 구조(솔레노이드 또는 지그재그 모델)로 응축돼요.
정답 근거 (Answer Rationale):
핵심! 보기 2번은 비즈 온 어 스트링 구조의 직경(11nm)과 H1 결합 후 형성되는 30nm 섬유의 직경을 정확하게 짝지었어요. H1은 30nm 섬유 형성에 필수적인 역할을 하며, 이 단계를 거쳐야 이후 더 높은 차원의 루프 구조로 응축될 수 있습니다.
오답 분석 (Distractor Analysis):
혼동 주의! ①번은 11nm와 30nm의 직경을 반대로 기술했어요. ③번은 30nm 섬유 단계를 건너뛰고 바로 300nm 루프 구조로 전환된다고 설명했는데, 이는 중간 단계를 생략한 오류예요. ④번은 H1 없이도 30nm 섬유가 자발적으로 형성된다고 했지만, H1이 없으면 30nm 섬유로의 안정적인 응축이 일어나지 않아요. ⑤번은 첫 단계의 직경부터 30nm로 잘못 기술했고, H1의 역할도 누락했어요.
연관 개념 정리 (Related Concepts): 30nm 섬유 이후에는 비계 단백질(Scaffold proteins)의 도움을 받아 약 300nm의 루프 구조를 형성하고, 더 나아가 700nm, 최종적으로는 약 1400nm의 중기 염색체(Metaphase chromosome)로 응축됩니다. 이처럼 DNA는 단계적으로 압축되어 매우 긴 유전 정보가 세포핵 안에 효율적으로 포장될 수 있어요.
개념 정리: DNA 이중나선(2nm) → 뉴클레오솜 섬유(11nm, 비즈 온 어 스트링) → 30nm 크로마틴 섬유(H1 의존) → 300nm 루프 구조(비계 단백질 의존) → 700nm 응축 섬유 → 1400nm 중기 염색체.
한눈에 비교!:
| 구조 | 직경 | 핵심 요소 |
|---|
| 비즈 온 어 스트링 | 11nm | 뉴클레오솜 배열 (H1 결합 전) |
| 30nm 섬유 | 30nm | 링커 히스톤 H1 결합 |
| 루프 구조 | 300nm | 비계 단백질(Scaffold) 결합 |
약리기전 포인트: 특정 항암제(예:
독소루비신(Doxorubicin))는 DNA에 삽입되어 히스톤을 DNA에서 떨어뜨려 뉴클레오솜 구조를 불안정하게 만들거나, 히스톤 탈아세틸화효소(HDAC) 억제제는 크로마틴의 아세틸화 상태를 변화시켜 유전자 발현을 조절해요.
암기 팁: '일일이(11nm) 비즈를 꿰고, H1이 와서 삼삼하게(30nm) 꼬아준다'고 연상하면 직경 변화를 기억하기 쉬워요!
국시 빈출 포인트: 크로마틴 응축 단계의 직경과 구성 요소는 생화학 과목에서 꾸준히 출제되는 단골 주제예요. 특히 각 단계에 관여하는 히스톤(H1, H2A, H2B, H3, H4)의 종류와 기능을 구분하는 문제로 자주 변형되니 주의하세요.
기출 변형 주의!: H1의 역할 대신
히스톤 아세틸화효소(HAT, Histone Acetyltransferase)나
탈아세틸화효소(HDAC, Histone Deacetylase)에 의한 크로마틴 구조 조절(진정크로마틴 vs 이질크로마틴)과 연결 지어 출제될 수 있어요.