암 발생 원인 `후성유전` 조절하는 `분자 매커니즘` 규명

KAIST, 세포 대사 및 성장 효소로 조절
후성인자 기반 유전자 발현 조절에 기여
세포 증식과 분화 뿐 아니라 암 발생에 핵심적 역할을 하는 후성유전을 정교하게 조절하는 분자 매커니즘이 새롭게 밝혀졌다.

한국연구재단은 김세윤·이대엽 KAIST 교수 연구팀이 동물세포에 존재하는 '이노시톨 폴리인산 인산화(IPMK) 효소'에 의해 후성유전 조절이 가능하다는 사실을 밝혀냈다고 3일 밝혔다.

이노시톨 폴리인산 인산화 효소는 세포의 대사와 성장 등을 조절하는 단백질이다. 후성유전은 세대 간 유전정보를 전달하는 데 있어 DNA 염기서열의 변화 없이 세포와 개체 간 차이에 따라 유전자 발현을 조절하는 것을 일컫는다.

특히 세포 분화와 같은 다양한 생명현상이 후성유전에 의해 조절되는 것으로 알려져 있으며, 암 질환 등 대부분의 주요 질병 발생의 원인이 되기도 한다.

후성유전과 관련한 이노시톨 대사는 동물세포를 포함한 진핵세포의 활성 조절에 있어 반드시 필요한 시스템이기 때문에 이를 정교하게 조절하는 인자 발굴 연구가 활발하게 이뤄지고 있다.

그동안 이노시톨 폴리인산 인산화 효소는 세포 내 어떤 분자들과 결합하고, 어떠한 세포조절 기능이 있는지를 전혀 알려지지 않았다.

연구팀은 이노시톨 대사를 관장하는 이노시톨 폴리인산 인산화(IPMK) 효소와 후성유전 조절성 단백질 복합체(SWI/SNF) 후성인자가 서로 결합해 유전자 발현과 세포 정체성을 제어한다는 사실을 규명했다. IPMK 효소 단백질이 직접 SW/SNF 후성인자와 결합할 뿐 아니라, 특정 크로마틴(진핵세포 내 존재하는 히스톤과 DNA의 결합체) 인식 과정에 핵심적인 조절 작용을 함으로써 정교한 유전자 발현 조절에 기여한다는 것을 알아낸 것이다.

또한 IPMK와 SWI/SNF 간 조절을 통해 줄기세포의 내배엽(소화관, 갑상선 등으로 발생하게 되는 세포군) 분화가 조절된다는 점도 밝혀내 줄기세포의 생물학적 특징(정체성)을 결정하는 핵심 과정임을 알 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

김세윤 KAIST 교수는 "정상 세포의 증식, 분화뿐 아니라, 암 발생 등에 핵심적 역할을 담당하는 후성유전 조절과 이노시톨 대사가 서로 긴밀하게 상호작용한다는 생명현상을 밝혀낸 연구성과"라며 "세포 정체성과 유전자 발현 조절을 시스템적으로 이해하는 데 중요한 과학적 근거를 제공하게 될 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 'eLife(지난달 12일자)'에 게재됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr