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활성산소로 손상된 DNA의 복구 조절 원리 밝혔다

기초과학연구원, ATAD5 단백질의 DNA 복구 기전 규명
암 치료 및 노화 억제 활용 기대

(대전=뉴스1) 심영석 기자 | 2021-11-12 11:17 송고
(왼쪽부터)IBS 유전체 항상성 연구단 이규영 연구위원(교신저자), 박수형 연구기술원(공동1저자), 김유영 학생연구원(공동1저자), 명경재 단장© 뉴스1
(왼쪽부터)IBS 유전체 항상성 연구단 이규영 연구위원(교신저자), 박수형 연구기술원(공동1저자), 김유영 학생연구원(공동1저자), 명경재 단장© 뉴스1
국내 연구진이 활성산소로 손상된 DNA의 복구가 조절되는 원리를 밝혀냈다.

향후 암 치료제, 노화 억제제 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다.

12일 기초과학연구원(IBS)에 따르면 유전체 항상성 연구단 이규영 연구위원팀이 암 억제 단백질 ATAD5가 활성산소로 손상된 DNA의 복구 마무리를 조절하는 원리를 규명했다.

연구팀은 이전 연구에서 ATAD5 단백질이 DNA 복제 스트레스(replication stress)를 해소하고, DNA 내부 이상 구조를 제어해 안정적인 DNA 복제를 돕는다는 사실을 밝혔다.

이번 연구에서는 활성산소로 인해 발생한 DNA 단일나선 절단 부위에서 ATAD5 단백질이 DNA 합성을 조절해 복구를 마무리함을 밝혔다.

나아가 ATAD5가 유전체 불안정을 야기하는 ‘DNA 틈(nick)’ 노출을 줄여 유전체 안정성을 유지하는 원리도 함께 규명했다.

연구진은 우선 ATAD5 단백질을 형광 단백질로 표지한 후 여러 DNA 상해에 적용했다.

그 결과 활성산소에만 특이적으로 ATAD5의 DNA 결합 형광신호가 증가했다. DNA 합성을 돕는 PCNA 단백질도 같은 반응을 보였다.

활성산소가 DNA를 손상하면 PCNA 결합이 활발해져 DNA 합성을 촉진해 복구하고, 이 과정에서 ATAD5 활성 또한 높아진다는 의미다.

ATAD5 결핍세포에서 활성산소 기인 복구 DNA 합성이 연장됐을 때 유전체 불안정성을 일으키는 메커니즘(IBS 제공)© 뉴스1
ATAD5 결핍세포에서 활성산소 기인 복구 DNA 합성이 연장됐을 때 유전체 불안정성을 일으키는 메커니즘(IBS 제공)© 뉴스1
더불어 활성산소로 인한 단일나선 절단(single-strand break)이 DNA 합성으로 이어지는 주된 상해 유형임도 확인했다.

ATAD5가 DNA 복구의 마무리 과정인 DNA 합성에 핵심 역할을 담당하는 것도 밝혔다.

정상적인 DNA 복구 과정에서는 PCNA(증식성세포핵항원)가 손상된 DNA에 결합해 DNA 합성을 돕고, ATAD5 단백질에 의해 분리된다.

그런데 ATAD5 양을 줄이면 PCNA가 축적되고 DNA 합성이 늘어나 DNA 중합효소의 멈춤(stalling) 현상이 늘어났다.

이는 DNA 틈 노출 빈도를 증가시켜 세포 사멸을 유도한다.

즉, 활성산소로 인한 DNA 상해의 복구 과정에서 ATAD5가 부족해 DNA 합성이 지나치게 길어지면, 유전체 안정성을 해치게 된다는 의미다.

이규영 연구위원은 “활성산소는 암을 포함한 각종 질병 및 노화의 주범으로 꼽히는 만큼, 향후 암 치료제, 노화 억제제 개발에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

한편, 이번 연구성과는 국제 학술지 ‘핵산 연구’온라인판에 1일 게재됐다.


km5030@news1.kr

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