지금까지 해명되지 않고 있던 진핵생명체의 DNA복제 메커니즘이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.
과학기술부 선정 창의적 연구진흥사업단인 성균관대학교 서연수 교수팀은 Dna2라는 효소의 성질과 조절 기작 연구를 통해 Dna2가 당초 이론과 달리 DNA복제 완성 전단계인 오카자키단편(Okazaki fragment)대사에 직접적으로 관여한다는 결정적인 유전학적 증거를 확보하고 이의 메커니즘을 밝히는 논문을 유명 과학잡지인 네이처지 최근호에 발표했다.
이 논문에 따르면 오카자키단편 대사과정에서 리보핵산(RNA)의 제거는 RNase HI와 Fen1 등 2개 핵산분해효소에 의해 이뤄진다는 기존 이론과 달리 Dna2가 리보핵산 제거에 직접적으로 관여한다는 것이다. DNA복제는 DNA 이중나선 구조의 비대칭성으로 인해 한 가닥은 반드시 오카자키단편이라 불리는 짧은 DNA로 먼저 합성이 된 후 DNA ligase라는 효소에 의해 연결돼 완벽한 유전물질로 복제되며 오카자키단편 말단의 리보핵산이 제거돼야 비로소 DNA복제가 완성된다.
이 연구결과는 Dna2가 새로운 항암제 개발을 위한 매우 이상적인 생물학적 표적이 될 수 있다는 이론적 근거를 제공하고 있어 부작용이 거의 없는 새로운 항암제의 개발에 중요한 공헌을 할 것으로 평가된다. 리보핵산 제거과정은 분열하는 세포의 DNA합성기에서만 일어나기 때문에 Dna2의 작용을 저해하는 약물은 분열중인 암세포만을 파괴하는 항암제가 될 가능성이 높기 때문이다.
서연수 교수는 “Dna2 효소가 오카자키단편 대사과정에 직접적으로 관여하고 이 과정에 관련되는 다른 효소와의 관련성 및 정확한 작용 기작을 규명함으로써 오카자키단편의 합성과정을 둘러싼 기존의 수수께끼를 완벽하게 해소했다”며 “이러한 발견은 DNA복제에 대한 연구를 새로운 각도에서 생각해야 하는 획기적인 발견이라고 할 수 있으며 국내의 기초생명과학 수준을 한단계 올려 놓은 결과”라고 밝혔다.
◆용어
오카자키단편(Okazaki fragment):DNA가닥의 비대칭성과 DNA중합효소의 특성으로 인해 한쪽 가닥은 반드시 짧은 DNA로 합성되면서 복제가 일어나는데, 이러한 짧은 DNA 발견자인 라이지 오카자키(Reiji Okazaki) 박사의 이름을 붙여 명명했다. 길이는 진핵세포에서 약 10∼150개의 염기로 구성되며 반드시 리보핵산(RNA)으로 시작하기 때문에 10∼15염기의 리보핵산을 갖고 있다.
<권상희기자 shkwon@etnews.co.kr>