TAD(Topologically associating domain)  의 정의?



TAD 는 Chromosome 상에서 3D 구조를 형성하며 그 내에서 상호작용(interaction)이 일어나는 유전체 지역을 의미한다.

또한 이는 다른 셀 타입간에 안정되어 있고 종간에 보존되어있다.

하지만 이 정의에 대해서는 많이 논쟁이 있다. 왜냐하면 여러 생물학자들이 이 용어를 약간 다른정의로 사용하고 있기 때문이다. 


1. 왜 TAD 가 존재하는가? - 중요성

Promoter 는 알다시피 유전자에서 위쪽으로 200-500bp 내에 위치해있다. 그런데, 프로모터와 상호작용을 해서 유전자 발현을 조절하는 Enhancer는 종마다 다르긴 하지만, 멀게는 2천 bp 이상도 떨어져 있다고 알려져 있다.

Promoter와 Enhancer가 작용하기 위해서는 transcription factor가 함께 붙어야지 가능하다.
그렇다면 도대체 이렇게 멀리 떨어져있는 promoter와 enhancer가 어떻게 상호작용할 수 있는것인가? 
그 답은 TAD에서 찾아볼 수 있다. 
TAD 를 통해서 위 그림과 같이 DNA가 큰 루프를 형성하고 있기 때문에, promoter와 enhancer의 상호작용이가능 한 것이다.

마치 집안에 여러 방을 만들어서 그 방내에서 유전자 조절 지역들이 상호작용 할 수 있게 하는 것이다!

2. TAD의 길이 및 특징? 

TAD 는 100kb ~ 500kb까지 다양한 길이로 존재하는데, 매우 큰 loop이다. 

종마다 다른  TAD의 양상을 보인다. 
특히, 동물에서는 TAD가 뚜렷하게 관찰되는 반면,
식물에서는 아직 TAD의 증거들만 제시되고 있으며
식물에서도 큰 지놈을 가진 maize 의 경우엔  TAD와 비슷한 패턴이 발견되지만,
작은지놈에서는 발견이 되지 않고 있다.


3. CTCF란? 어떻게 루프를 형성하는가?

루프를 형성하는 입구부분에는 특정 시퀀스 패턴이 존재한다. 그 시퀀스 패턴은 CCCTC  라는 시퀀스이다.
 CTCF라는 전사인자는 CCCTC-binding factor  라서 이름이 그렇게 붙여졌다. 
 CTCF전사인자는 CCCTC 시퀀스를 인지하고 붙는다.

흥미롭게도 루프를 형성하는 입구에는 CCCTC라는 패턴이 발견되었고, 이 지놈 패턴에 CTCF가 붙는것으로 알려져 있다. 
그러면 CTCF에 뒤이어서 SMC1, SMC2, SCC3와 같은 서브유닛으로 구성되어있는 반지모양의 cohesin이 따라붙게 되면서 루프를 형성하는 것이다!

또한, 이 CTCF는 동물에서는 발견되지만, 식물에서는 발견되지 않고 있다.