포스텍 이종봉 교수팀, 머츠 단백질 염기쌍 오류 인식 규명
우리 몸의 유전정보를 담고 있는 DNA는 A, T, G, C라는 4개의 염기가 쌍을 이룬 이중나선 구조로 돼 있다. 그런데 이들 4가지 염기는 아무렇게나 쌍을 이뤄서는 안되며, G-T, A-C라는 두가지 조합만 가능한데, DNA 복제나 재조합시 염기쌍이 잘못 연결되거나 쌍을 이루지 못하면 암 등 질병에 걸릴 수 있다.
이에 대비해 우리 몸 속에는 염기쌍 오류를 찾아내 문제 부분을 복구하는 시스템이 존재하지만 그 구체적인 메커니즘은 지금까지 밝혀지지 않았다. 이런 가운데 국내 연구진이 DNA 염기쌍 오류를 찾아내는 특정 단백질을 직접 관찰하고 그 메커니즘을 밝혀내 주목된다.
포스텍 이종봉 교수와 반창일 교수팀은 DNA 염기쌍 오류를 찾아내는 `머츠`(MutS) 단백질을 실시간으로 관측해 단백질이 오류 염기쌍을 인식하고 신호를 보내는 과정을 밝혀냈다고 30일 밝혔다.
이번 연구에는 박사후연구원인 정철현 박사, 박사과정 조원기씨, 미 오하이오주립대 리차드 피셸 교수팀도 참여했다.
연구는 `30억개 염기쌍 중 잘못된 염기쌍을 찾는 머츠 단백질이 어떻게 오류 염기쌍을 찾는가'라는 질문에서 시작됐다. 연구팀은 전반사형광현미경을 이용한 생체분자 관측과, DNA 및 단백질에 대한 생화학적 조작을 통해 머츠 단백질이 DNA를 따라 빠르게 이동하면서 DNA의 구조 변화를 감지해 오류 염기쌍을 찾아낸다는 사실을 밝혀냈다.
머츠 단백질은 약 1초간 약 700개의 염기쌍을 탐색한 후, DNA 상의 새로운 장소로 이동해 다시 염기쌍 오류를 찾아가는 것으로 확인됐다. 일단 오류 염기쌍을 찾으면 약 3초간 붙어서 기다리다가 세포 내 에너지 대사 관련 중요 화합물인 아데노신 3인산(ATP)과 결합해 그 오류 염기쌍으로부터 빠져나와 염기쌍 수천개 정도 거리를 직접 이동하고 오류 사실을 알리는 것으로 확인됐다. 머츠 단백질은 약 10분간 DNA 상을 움직이는 것으로 밝혀졌다. 오류 신호가 전달되면 문제된 DNA 부분을 잘라내고 다시 두가닥으로 합성하는 복구작업이 이뤄진다.
이종봉 교수는 "생체 내에서 DNA 염기쌍 오류 복구의 실패는 유전성 대장ㆍ직장암, 유방ㆍ난소 종양 등의 질병으로 이어지므로 DNA 오류 복구 메커니즘을 이해하는 것은 질병 치료에 기여할 것으로 본다"고 말했다.
한편 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업(핵심연구) 지원을 받아 이뤄졌다. 연구결과는 `네이처 스트럭처럴 몰레큘러 바이올로지(Nature Structural&Molecular Biology)' 온라인판에 30일 게재됐다.
안경애기자 naturean@
[저작권자 ⓒ디지털타임스 무단 전재-재배포 금지]
이에 대비해 우리 몸 속에는 염기쌍 오류를 찾아내 문제 부분을 복구하는 시스템이 존재하지만 그 구체적인 메커니즘은 지금까지 밝혀지지 않았다. 이런 가운데 국내 연구진이 DNA 염기쌍 오류를 찾아내는 특정 단백질을 직접 관찰하고 그 메커니즘을 밝혀내 주목된다.
포스텍 이종봉 교수와 반창일 교수팀은 DNA 염기쌍 오류를 찾아내는 `머츠`(MutS) 단백질을 실시간으로 관측해 단백질이 오류 염기쌍을 인식하고 신호를 보내는 과정을 밝혀냈다고 30일 밝혔다.
이번 연구에는 박사후연구원인 정철현 박사, 박사과정 조원기씨, 미 오하이오주립대 리차드 피셸 교수팀도 참여했다.
연구는 `30억개 염기쌍 중 잘못된 염기쌍을 찾는 머츠 단백질이 어떻게 오류 염기쌍을 찾는가'라는 질문에서 시작됐다. 연구팀은 전반사형광현미경을 이용한 생체분자 관측과, DNA 및 단백질에 대한 생화학적 조작을 통해 머츠 단백질이 DNA를 따라 빠르게 이동하면서 DNA의 구조 변화를 감지해 오류 염기쌍을 찾아낸다는 사실을 밝혀냈다.
머츠 단백질은 약 1초간 약 700개의 염기쌍을 탐색한 후, DNA 상의 새로운 장소로 이동해 다시 염기쌍 오류를 찾아가는 것으로 확인됐다. 일단 오류 염기쌍을 찾으면 약 3초간 붙어서 기다리다가 세포 내 에너지 대사 관련 중요 화합물인 아데노신 3인산(ATP)과 결합해 그 오류 염기쌍으로부터 빠져나와 염기쌍 수천개 정도 거리를 직접 이동하고 오류 사실을 알리는 것으로 확인됐다. 머츠 단백질은 약 10분간 DNA 상을 움직이는 것으로 밝혀졌다. 오류 신호가 전달되면 문제된 DNA 부분을 잘라내고 다시 두가닥으로 합성하는 복구작업이 이뤄진다.
이종봉 교수는 "생체 내에서 DNA 염기쌍 오류 복구의 실패는 유전성 대장ㆍ직장암, 유방ㆍ난소 종양 등의 질병으로 이어지므로 DNA 오류 복구 메커니즘을 이해하는 것은 질병 치료에 기여할 것으로 본다"고 말했다.
한편 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업(핵심연구) 지원을 받아 이뤄졌다. 연구결과는 `네이처 스트럭처럴 몰레큘러 바이올로지(Nature Structural&Molecular Biology)' 온라인판에 30일 게재됐다.
안경애기자 naturean@
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