세포 내 'DNA 복제 스트레스' 해소법 발견

2019.12.25 12:00
IBS 유전체 항상성 연구단이 세포 내 특정 단백질이 DNA 복제 스트레스를 없애고, 도중에 멈춘 DNA 복제를 재개시킨다는 사실을 알아냈다. 왼쪽부터 명경재 단장, 이규영 연구위원, 박수형 연구위원. IBS 제공
IBS 유전체 항상성 연구단이 세포 내 특정 단백질이 DNA 복제 스트레스를 없애고, 도중에 멈춘 DNA 복제를 재개시킨다는 사실을 알아냈다. 왼쪽부터 명경재 단장, 이규영 연구위원, 박수형 연구위원. IBS 제공

국내 연구팀이 암 발생의 주요 원인인 DNA 복제 과정에서 발생하는 스트레스를 없애는 방법을 찾았다. 

 

기초과학연구원(IBS)은 유전체 항상성 연구단이 세포 내 ATAD5라는 단백질이 DNA 복제 스트레스를 없애고, 도중에 멈춘 DNA 복제를 재개시킨다는 사실을 알아냈다고 24일 밝혔다.

 

세포는 유전물질인 DNA를 복제해 생명활동을 유지하고, 후대에 유전정보를 전달한다. DNA를 안정적으로 복제하려면 DNA를 이루는 성분인 뉴클레오티드와, 복제 과정을 조절하는 단백질들이 안정적으로 공급돼야 한다.  

 

만약 복제 시 필요한 재료가 부족하거나 세포가 유해 환경에 노출되면 스트레스가 발생해 DNA 복제가 중단된다. 사람이 스트레스를 받으면 각종 질병에 걸릴 수 있듯이, 세포가 DNA 복제 스트레스를 받으면 유전정보에 대한 안정성이 떨어져 암 발생 위험이 높아진다.

 

연구팀은 이전 연구를 통해 세포내 ATAD5 단백질이 DNA 복제를 조절하는 데 관여한다는 사실을 알아냈다. 그리고 이번에는 ATAD5 단백질이 DNA 복제 스트레스를 해소시켜, 중간에 멈췄던 DNA 복제가 다시 시작해 안정적으로 완료된다는 사실을 확인했다. 

 

연구팀은 인간 세포 내 뉴클레오티드의 양을 줄여 DNA 복제 스트레스를 발생시키는 실험을 했다. 여기에 식물호르몬으로 단백질을 급감시키는 방법(옥신-유도 데그론 시스템)과 RNA 간섭(siRNA)으로 단백질을 줄이는 방법을 사용해 ATAD5 단백질의 양을 줄였다. 그 결과 DNA 복제 스트레스 요인을 없애도 DNA 복제가 다시 일어나지 않았다. ATAD5가 DNA 복제를 재개하는 데 반드시 필요하다는 뜻이다. 

 

추가 실험에서 연구팀은 항체를 이용해 ATAD5 단백질이 DNA 복제시 필요한 또 다른 단백질인 RAD51 단백질과 상호작용하는 것을 확인했다. ATAD5 단백질이 부족해지면 RAD51 단백질이 복제가 멈춘 DNA까지 접근하지 못했다. 연구팀은 ATAD5 단백질이 RAD51 단백질과 상호작용함으로써 복제가 멈춘 DNA까지 이동해 복제를 재개시킨다고 분석했다. 

 

연구팀은 생쥐의 체내에서 ATAD5 단백질을 결핍시키는 실험을 통해 암 발생 위험이 높아지고, 실제로 암세포에서 ATAD5 단백질 돌연변이가 많아진 것을 확인했다. ATAD5 단백질이 암 억제 역할을 하고 있는 셈이다. 

 

명경재 유전체 항상성 연구단장은 "이번 연구결과를 통해 ATAD5 단백질이 DNA 복제 재개뿐만 아니라 DNA 복제 스트레스 해소에도 관여한다는 새로운 사실을 밝혔다"며 "암 발생의 주요 원인인 DNA 복제 스트레스를 조절하는 원리를 활용해 향후 새로운 암 치료제를 연구 개발할 수 있을 것"이라고 기대했다. 

 

이 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판 16일자에 발표됐다.

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