DNA 손상을 복구하여 게놈 안정화를 유지
DNA 돌연변이 제어를 통한 암 치료 가능성 실마리 제시

조선대학교 오정정 교수, 유호진 교수, 전세모 연구원

DNA는 세포분열 때 복제되는데, 이 과정에서 쉽게 손상 된다. 또한 세포내외의 다양한 유해인자들에 의하여 DNA 손상이 흔하게 발생된다. 이들 DNA 손상은 정상화 되지 못하면 게놈 불안정성을 유발하는 데, 이는 암 발병에 중요한 원인이다.
국내 연구진이 게놈 안정화를 통해 DNA 돌연변이를 억제하는 세포 내 방어 시스템을 발견하였다. 게놈(Genome)은 생물이 가지는 모든 유전자 물질이며, DNA로 구성된 유전 정보를 말한다.
조선대학교 유호진 교수 연구팀이 DNA 손상을 복구하여 게놈 안정화를 유지시키는 새로운 경로를 규명했다고 밝혔다. 생명체에 필요한 유전정보를 담고 있는 DNA가 외부 유해인자 또는 복제 과정 중에 손상되어 게놈 불안정성이 유발되면 암 발병, 암 악성화 촉진 및 항암제 내성 등을 유발하기 때문에 손상된 DNA를 정상화하는 과정은 암을 포함한 각종 질병 억제에 필수적이다.
게놈 안정화를 유지시키는 경로에 대한 연구는 매우 활발하게 진행되고 있으며, 지난 2015년에는 손상된 DNA의 복구 단백질을 규명한 3명의 과학자가 노벨화학상을 수상했다.

DNA 복제과정에서 히스톤을 생성하여 게놈안정화를 유지하는 메커니즘

 ㅇ 하지만, 게놈 안정화 과정 중 DNA의 손상 부위를 정확히 인지하고 복구하도록 지시하는 구체적 과정은 아직 알려지지 않았다.
연구팀은 DNA 손상을 인지하는 53BP1 단백질과 DNA 손상을 복구 시키는 RAD51 단백질이 게놈 안정화 유지를 위하여 어떻게 작용하는지에 대한 메커니즘을 새롭게 규명했다. 53BP1, RAD51는 핵 속에 존재하는 단백질로, DNA 손상 후 DNA 복구에 관여한다.

DNA가 복제될 때 53BP1이 히스톤의 합성을 촉진, 복제된 DNA가 정상적으로 포장되고 게놈 안정화를 유지시킨다는 사실을 밝혔다.
    ※ 히스톤 : 진핵생물의 DNA에 결합되어있는 단백질로 게놈의 구조를 유지함.

또한, 연구팀은 유해인자에 의하여 DNA가 절단되었을 때 RAD51에 수모(SUMO)가 발생되어 절단된 부위를 신속하게 복구시켜 게놈 안정화를 유지시킨다는 사실도 확인했다.
    ※ 수모(SUMO) : 단백질 기능을 수정하기 위해 세포의 다른 단백질에 결합하는 작은 단백질 군

이에 연구팀은 게놈 안정성 조절 단백질의 작용 메커니즘 규명을 통하여 DNA가 돌연변이로 변질되기 전에 정상화 시키는 과정을 구체적으로 밝힌 것이다. 나아가, 게놈 불안정성 제어를 통한 암 발병, 암 전이, 암 치료 내성 발생 등을 극복하는 치료제 개발의 실마리를 제공할 수 있게 되었다.

손상된 DNA를 정상화시키는 메커니즘

연구팀은 새롭게 발견된 게놈 안정화 경로와 활성조절 인자를 이용하여 암 발병 및 진행을 억제하는 약물 개발을 추진 할 예정이다. 

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘뉴클레익 액시드 리서치(Nucleic Acids Research)’에 1월 17일, 21일 두 편의 논문으로 게재되었다.

한국연구재단 홍보실 제공