국내 연구진이 세포분열 과정에서 손상된 DNA 이중가닥 절단을 복구하는 유전자 재조합 시 관련 단백질의 작용기전을 밝혀냈다.
이에 따라 DNA 손상으로 인한 유전질환이나 암 등의 진단이나 치료방법 연구에 기여할 것으로 기대된다.
중앙대 생명과학과 김근필 교수가 주도하고 홍수길 박사과정 연구원 등이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 및 바이오의료기술개발사업의 지원을 받아 수행되었다.
미래부는 이번 연구결과가 생명과학분야 학술지 Cell의 자매지인 몰레큘라 셀(Molecular Cell)지 8월 22일자 온라인 판에 게재(논문명 : The logic and mechanism of homologous recombination partner choice)되었다고 25일 밝혔다.
유전자 재조합은 유전정보를 섞어 생명체의 다양성을 확보하고, DNA 손상을 복구해 유전적 안정성을 보장하기 위해 필요한 과정이다.
특히 세포분열시 일어나는 DNA 이중가닥 절단이 제대로 복구되지 않으면 암세포가 되거나 세포사멸로 이어질 수 있기 때문에 이 같은 절단을 복구하기 위한 재조합 기전에 대한 이해는 관련 질병이해의 토대가 된다.
기존에는 이러한 절단복구를 위한 재조합 과정에 Rad51 등 몇 가지 단백질이 관여한다는 등 간단한 기전만 알려져 있었다.
특히 절단복구를 위한 재조합 과정에서 체세포는 주형(鑄型, template) 가닥으로 자매염색분체를 선택하는 반면, 생식세포는 상동염색체를 이용하는 이유는 알려지지 않았다.
연구팀은 효모모델을 이용하여 세포분열시 일어나는 DNA 이중가닥 절단복구 관련 상동재조합 과정에서 체세포는‘Rad51’, 생식세포는 ‘Dmc1’이라는 단백질이 각각 핵심역할을 수행함을 알아냈다.
절단부위를 메우기 위해 상보적인 염기를 이어나갈 때 주형가닥을 선택하는 역할을 서로 다른 단백질이 한다는 것이다.
인간을 비롯한 대부분 생명체의 유전자 재조합 기전이 유사하여 이러한 가닥 침투와 주형가닥 선택과정에 대한 이해는 유방암 원인유전자가 Rad51의 주형 가닥 선택 기전에 미치는 영향 등 전반적인 유전자 재조합 관련 연구에 기여할 것으로 보인다.
김 교수는 “이번 연구로 수십 년간 궁금증으로 남아있던 체세포와 생식세포분열 특이적 유전자 재조합 기전의 명확한 과정을 제시하였고, 이는 궁극적으로 암초기 발생 원인에 대한 과정이나 다운증후군 등 염색체 이상 질환의 원인을 이해하는데 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
| ▲ 체세포 및 생식세포 분열과정의 유전자 상동재조합 기전 및 원리 - 사진 : 미래창조과학부 |
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