[유전학 중요개념 정리] Complex DNA rearrangement: Chromothripsis, Chromoanasynthesis, and Chromoplexy

이번 포스팅은 genomic DNA가 다양한 구조적 변이 (Structural variation)를 발생시키는 메커니즘 중 최근에 Cancer genetics 연구를 통해 중요하게 다뤄지게 된 Chromothripsis, Chromoanasynthesis, 그리고 Chromoplexy에 대해서 정리해보고자 합니다.

최근에 유전적 다양성을 설명하는 방법으로 Copy number variation (CNV)에 대해서도 많은 연구가 되고 있는데, 특히 암세포를 다양한 유전적 연구 툴을 이용하여 연구한 결과 많은 구조적 변이들이 획득되는 것을 알게 되었습니다. 연구자들은 이러한 구조적 변이 (complex DNA arrangement)가 어떠한 메커니즘에 대해서 발생하는지에 대해 관심을 갖게 되었고, 암세포에서 특히 많이 나타나는 다양하고 복잡한 구조적 이상이 획득되는 메커니즘으로 제안된 것이 오늘 다루고자 하는 위의 3가지 기전입니다.

관련 포스팅 보기 > [유전학 중요개념 정리] Structural variation 및 Copy-number variation

먼저 Terminology가 생소하여, 단어의 의미부터 정리하고 넘어가겠습니다.

Figure1

Chromo- (Chromosome) + -thripsis (shattered into pieces): 염색체가 여러 단편으로 쪼개지다.

Chromo- (Chromosome) + -anasynthesis (reconstitution, resynthesis): 염색체가 추가적으로 다시 구성되다.

Chromo- (Chromosome) + -plexy (crippling or serious occurrence): 염색체의 손상으로 인한 심각한 재배열, 주로 chain of translocation과 부수적인 deletion으로 구성됨.

Figure2
[그림1] 복잡한 DNA 재배열의 세 가지 제안된 메커니즘
Chromothripsis한번의 갑작스러운 DNA 손상에 의해, DNA가 여러 단편으로 쪼개지고 이것이 복구 과정을 통해서 다시 합쳐질 때의 오류로 인해 일부가 소실 (deletion) 되거나 방향이 뒤바뀌는 (inversion) 과정을 말합니다. 따라서 주로 복잡한 DNA 재배열 과정 중에서도 Copy number의 loss를 설명하는 주요 메커니즘입니다. 반대로 Copy number의 gainChromoanasynthesis로 설명하는데, 염색체 합성 과정 중 재배열된 template에 의해 합성이 되면서, Copy number의 다양한 획득이 나타나게 됩니다. 마지막으로 Chromoplexy는 주로 염색체간의 translocation 과정이 일련의 chain으로 나타나면서 발생하고, 일련의 과정에서 일부 deletion이 수반되기도 합니다.

Figure3
[그림 2] Micronuclei의 형성과 complex DNA rearrangement의 발생
위와 같은 구조적 이상을 일으키는 원인은 주로 Micronuclei의 발생으로 설명하고 있습니다. 세포 분열 과정 중에서 제대로 분열이 되지 않으면서 생성된 소핵체가 세포 내에 존재하였다가, DNA 복제 과정에 영향을 미쳐 위와 같은 구조적 이상을 일으키는데 관여한다는 설명입니다.

 

[References]

Zhang, Cheng-Zhong, Mitchell L. Leibowitz, and David Pellman. “Chromothripsis and beyond: rapid genome evolution from complex chromosomal rearrangements.” Genes & development27.23 (2013): 2513-2530.

Shen, Michael M. “Chromoplexy: a new category of complex rearrangements in the cancer genome.” Cancer Cell 23.5 (2013): 567-569.

Leibowitz, Mitchell L., Cheng-Zhong Zhang, and David Pellman. “Chromothripsis: a new mechanism for rapid karyotype evolution.” Annual review of genetics 49 (2015): 183-211.

글쓴이: Jihoon Yoon

인체라는 소우주를 탐험하는 호기심 많은 연구자

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