IBS, DNA 복구 중 결함·돌연변이 과정 규명
DNA 상동재조합 초기 복구 과정 밝혀내
국내 연구진이 DNA 복구 과정에서 문제가 생겨 발생하는 유방암과 난소암에 새로운 치료전략을 제시할 수 있는 메커니즘을 밝혀냈다.
기초과학연구원(IBS)은 이규영 유전체항상성연구단 연구위원(한림대 의대 교수) 연구팀이 DNA 이중나선 절단의 초기 복구 단계가 정교하게 조절되는 메커니즘을 규명했다고 23일 밝혔다.
DNA는 생명 유지에 필요한 모든 정보를 가지고 있다. DNA 이중나선 절단은 게놈 안정성을 위협하는 가장 위험한 DNA 손상 유형이다. DNA 이중나선 절단이 생기면 우리 몸의 세포는 상동재조합 복구 시스템을 가동해 대응한다. 만약 제대로 작동하지 않으면 세포가 사멸하거나 절단된 DNA가 다른 DNA 부위에 결합하는 등의 변형이 생겨 암을 유발할 수 있다.
이런 상동재조합 복구는 여러 단계를 거치며 다양한 복구 단백질에 의해 정교하게 조절된다. 연구팀은 선행 연구를 통해 암 억제 단백질인 ATAD5가 상동재조합 복구 과정에서 핵심적 역할을 한다는 사실을 알아냈다.
이번 연구에서는 상동재조합 복구의 초기 단계인 DNA 말단 절제 과정에 DNA 복제 단백질 PCNA가 관여하고, ATAD5가 이를 조절한다는 사실을 밝혀냈다. 말단절제는 후속 복구 시스템을 결정하고, 동시에 후속 단계에 필요한 DNA 구조를 생성하는 핵심적 기능을 한다.
연구팀은 세포에 레이저를 쪼여 특정 DNA 부위에 이중나선 절단을 유도한 뒤 형광 표지한 PCNA 단백질 이동을 실시간 관찰했다. 그 결과, PCNA가 수십 초 내에 절단 위치에 나타나고, 일정 시간 이후에 사라지는 것을 확인했다. PCNA 단백질은 DNA에 결합해 DNA 합성을 돕는 단백질이다.
또한 말단절제가 진행중인 DNA로부터 PCNA가 분리되지 않고 남아 있으면 말단절제를 방해해 말단 결합 단백질 제거와 DNA 복구 합성을 막아, 전체적인 상동재조합 복구 빈도를 감소시키는 것을 알아냈다. 상동재조합 복구가 어려운 상황에서 세포는 오류를 유발하는 복구 시스템을 대안으로 선택해 생존을 이어가지만 결국엔 돌연변이 증가와 게놈 안정성 저하를 초래한다.
이규영 연구위원은 "그간 밝혀지지 않은 복구 초기 단계에서의 PCNA 역할과 중요성, 분자생물학적 조절 과정을 밝혀낸 연구"라며 '상동재조합 복구에 문제가 생기면 발생할 수 있는 유방암, 난소암 등에 새로운 항암전략 수립에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.이 연구결과는 국제 학술지 '핵산 연구(지난달 22일)' 온라인에 실렸다.
이준기기자 bongchu@dt.co.kr
기초과학연구원은 가장 심각한 DNA 손상으로 알려진 'DNA 이중나선절단'의 초기 복구 단계가 정교하게 조절되는 메커니즘을 규명했다. DNA 이중나선절단 부위에 남은 PCNA가 상동재조합 복구 결함을 일으키는 메커니즘 개념도
