3C 분석을 통해 좌위 전체의 입체적 구성을 보여주는데 특히 \(\beta\)-글로빈 좌위에서 유전자고리 구조를 파악할 수 있다. 또한 크로마틴 입체 구성에 따라 유전자 전사 조절이 일어난다.
<h1>3C 기법의 적용; \( \beta \)-글로빈 좌위의 크로마틴 고리 형성</h1> <p>\( \beta \)-글로빈 좌위는 인핸서 역할을 하는 LCR (locus control region)과 여러개의 글로빈 유전자들로 구성되어 있다. 글로빈 유전자들은 적혈구 조직에서만 전사되며, 발생 단계에 따라 특정 유전자들만 전사된다. 이러한 전사 패턴은 LCR을 필요로 하지만, LCR은 게놈 상에서 글로빈 유전자들로 부터 멀리 떨어져있기 때문에 오랫동안 전사 활성 기작에 대해서 의문이 제기되어왔다. 2002년 3C 기법으로 생쥐의 적혈구 세포(태아 간세포)에서 수행된 연구는 전사가 활발히 일어나는 글로빈 유전자가 LCR에 가까이 위치하고 있음을 보여주었다. LCR의 HSs (hypersensitive sites)와 각 글로빈 유전자, 그리고 3'HS1 (좌위 3' 말단의HS)을 각각 다른 조각의 DNA로 나눌 수 있는 BgⅡ HindⅢ와 같은 제한 효소를 이용한 3C 분석은 유전자와 LCR 부분은 물론 좌위 전체의 입체적 구성을 보여주었다. 특히 LCR과 유전자 사이의 높은 근접성은 유전자 전사와 연관되어 나타나며, 따라서 비적혈구 세포의 글로빈 유전자는 LCR과 가까이 위치하지 않는다. 이러한 결과는 \( \beta \)-글로빈 좌위에서 LCR과 전사가 활발한 유전자 사이에 크로마틴 고리 구조가 형성됨을 보여주며, 전사 조절 기작으로서 크로마틴 고리 구조의 역할을 제시한다.</p> <p>이러한 연구 결과의 연장 선상에서 \( \beta \)-글로빈 좌위의 크로마틴 고리 구조는 발생단계에 따라 변화된다. 생쥐의 경우 발생초기 배아 시기에는 앞쪽에 있는 2개의 글로빈 유전자들이 전사되고, 뒤쪽에 있는 2 개의 유전자는 태아 및 성체시기에 전사된다. 사람 역시 3개로 나뉘는 발생 단계에서 서로 다른 글로빈 유전자가 전사된다. 발생 단계가 다른 적혈구 세포를 이용하여 3C 실험을 수행하면 LCR은 발생 단계 특이적으로 전사되는 유전자와 가까이 위치하고 있다. 이는 \( \beta \)-글로빈 좌위의 크로마틴 고리 구조가 발생 단계에 따른 유전자 전사 조절과 연관되어 있음을 보여준다.\( \beta \)-글로빈 좌위에 대한 3C 분석은 LCR과 유전자 사이의 고리 구조 이외에 또 하나의 고리 구조가 존재함을 보여준다.글로빈 전사가 활성화되지 않은 적혈구 전구 세포를 분석하면 \( \beta \)-글로빈 좌위의 양쪽 가장자리에 존재하는 HS가 가까이 위치한다. 이는 인슐레이터(insulator) 역할을 하는 LCR HS5와 3'HS1으로서, 좌위 전체를 하나의 커다란 고리 안에 놓이게 하여 주변으로부터의 영향을 차단한다. 이후 글로빈유전자의 전사가 활성화되면 LCR의 나머지 HSs와 유전자가 추가적으로 HS5와 3'HS1에 가깝게 놓이며 2개 이상의 고리를 갖고 있는 입체 구조가 형성된다.</p> <p>\( \beta \)-글로빈 좌위 이외에도 여러 유전자 좌위에서 전사 조절과 연관된 크로마틴 입체 구성이 연구, 보고되고 있다. 발생 단계에 따라 조절되는 생쥐 c-Kit 좌위의 전사는 upstream에 위치한 인핸서와 프로모터 사이의 물리적 근접/결합에 의해 활성화되며, 이후 프로모터가 인핸서 대신 downstream의 한 부분과 가까이 위치하게 되면서 전사가 억제된다. 즉 크로마틴 고리 구성이 바뀌면서 활성 상태의 전사가 불활성 상태로 변하게 된다. Imprinting이 일어나는 gf2/H19 좌위의 경우,인슐레이터로 작용하는 ICR (imprinting control region)의 활성화에 따라 인핸서, 인슐레이터, 그리고 표적 유전자 사이의 크로마틴 고리 형성이 달라짐으로써, 부계 염색체에서는 Igf2가 모계 염색체에서는 H19이 각각 전사된다. 이 밖에도 Th2 cytokine gene locus , GATA-4 locus , MHC-Ⅱ locus , TNF locus , CFTR locus 등 수많은 좌위 에서 특별한 크로마틴 입체 구성이 일어나며, 이들은 유전자 전사를 조절한다.</p>