DNA 오류 복구 메커니즘 규명… 이종봉 포스텍 교수팀

지난 30년 간 의견이 분분했던 DNA 염기쌍 오류 복구 메커니즘을 국내 연구진이 밝혀냈다.

이종봉 포스텍 물리학과 교수팀은 미국 오하이오 주립대 리차드 피셸 교수팀과 함께 단백질 효소 간의 신호 전달로 DNA 염기쌍의 오류를 바로잡는 메커니즘을 규명했다고 17일 밝혔다.

인체의 유전정보를 담은 DNA는 세포가 분열하면서 일어나는 복제 과정이나 일상생활 등에서 손쉽게 훼손될 수 있다. 이런 DNA 손상은 암 등 각종 질병의 원인이 될 수 있다. 다행히 우리 인체에는 이렇게 손상된 유전정보를 스스로 인식하고 복원하는 단백질 효소들이 있는데, 그동안 이런 단백질이 어떻게 상호작용하는지에 대해 그동안 수많은 주장과 논쟁이 이어져 왔다.

연구팀은 개별 생체 분자의 움직임을 나노미터 수준의 정확도로 추적하는 '단분자 이미징 기법'으로 염기쌍 오류를 복구하는 각 단백질의 움직임을 실시간으로 관찰했다. 이를 통해 연구팀은 염기쌍의 불일치 오류를 인식하고 신호를 보내는 '센서' 역할을 하는 'MutS' 단백질이 세포 내 에너지 대사를 담당하는 'ATP1'과 결합한 후, 매개체 역할을 하는 'MutL' 단백질을 불러들이는 것을 발견했다. 이 단백질 복합체에 또 다른 단백질 효소인 'MutH'가 매개체 MutL에 결합하면서 신호 전달과 오류 복구가 시작된다. 이렇게 결합한 'MutS-MutL-MutH' 복합체는 DNA 나선 구조를 따라 이동하면서 오류를 찾아내고, MutH가 오류 염기쌍으로부터 천여 개 정도의 염기쌍만큼 떨어진 곳의 DNA 가닥을 잘라 염기쌍 오류를 복구한다.

이번 연구를 주도한 이종봉 교수는 "이처럼 경이로운 생명현상의 원리를 명확히 이해하는 것은 학문적 성취일 뿐만 아니라 나아가 유전자 결함과 관련된 질병의 발생 원인을 알아내고 궁극적으로 질병 치료 방법을 찾는데 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(우수신진연구자지원사업) 지원을 통해 수행됐으며, 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지인 '네이처' 온라인판에 게재됐다.

남도영기자 namdo0@