▲ 상호작용하는 단위체들의 배열로 이루어진 고분자사슬(보라색 구)과 단백질(붉은색 구)을 하나의 독립된 단위체로 간주하고 분자동역학 시뮬레이션 및 고분자 이론을 통해 염색체의 응축현상을 설명.

정영균 한국과학기술정보연구원(KISTI, 원장 한선화) 책임연구원이 한국과학기술원(KAIST), 캐나다 워털루대학교와의 공동연구를 통해 박테리아 염색체 응축 구조의 근거를 새롭게 제시했다.

정 책임연구원과 공동연구팀(KAIST 김주인·정하웅 박사, 워털루대학교 전찬일·하배연 박사)에 따르면, 길이가 약 2㎜에 달하는 밧줄 형태의 박테리아 염색체(DNA)가 약 천 배 작은 마이크로 크기의 박테리아 세포 안에 어떻게 들어가는지를 밝혀냈다.

분자동역학 시뮬레이션 및 고분자 이론을 통해, 세포 내에 과밀하게 존재하는 다양한 크기의 단백질 등과 같은 입자들이 움직일 공간을 확보하기 위해 DNA 사슬을 작은 공간으로 집적시키는 응축 현상을 설명했다.

쉽게 말하면, 복잡한 연회장에서 음식 테이블(DNA 사슬)을 한쪽 벽으로 밀어붙여서(응축) 수많은 사람(단백질 등의 입자)이 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 것과 유사하다.

지금까지 박테리아 염색체의 응축 구조를 핵양체-결합단백질, DNA 초나선구조, 엔트로피 등으로 설명하고 있지만 더 많은 물리학적 근거를 필요로 했다.

이번 연구는 박테리아 세포의 분열·증식 과정에 관련된 의문을 해결하는 이론적 단초를 제시한 것으로 향후 관련 연구분야에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.

공동연구팀이 수행한 연구결과를 담은 논문은 고분자 분야의 세계적인 학술지인 ‘소프트 매터(Soft Matter)’ 2015년 2월호의 표지논문(2월21일 발간)으로 선정됐다.