한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 암, 노화에 영향을 미치는 세포핵 내 3차원 게놈구조 신규 생성원리와 이를 조절하는 매개인자를 발견했다고 10일 밝혔다.
이번 성과는 정인경 생명과학과 교수팀이 신용대 서울대 기계공학부 교수팀, 최정모 부산대 교수팀과 공동연구해 이뤘다.
주재건 KAIST 생명과학과 석박사통합과정과 조성현 서울대 연구원이 주도한 이번 연구에서 분석기법인 '행렬 분해기법'을 활용해 게놈 3차 구조 데이터로부터 염색체 간 상호작용 정보를 추출할 수 있는 신규 기계학습 알고리즘을 개발했으며 이를 DNA 이미징 기법으로 검증했다.
연구팀은 해당 분석 알고리즘으로 여러 세포주의 염색체 간 상호작용 정보를 추출·분석했고 핵 '스페클(핵 내 존재하는 막이 없는 구조체)' 주위에 위치한 염색체 간 상호작용이 여러 세포에서 공통적으로 보존됨을 관찰했다.
또 단백질 인식 염기서열을 분석해 스페클 주위 염색체 간 상호작용이 'MAZ 단백질'에 매개됨을 최초로 발견했다.
연구팀은 단일세포 수준에서 염색체 간 상호작용이 세포마다 다르게 발생한다는 사실을 발견했다. 염색체 간 상호작용이 기존에 알려진 것과 달리 고정돼 있지 않으며 '핵체'와 게놈 지역 사이 개별 상호작용으로 확률적으로 결정된다는 내용을 제시해 염색체 간 상호작용 원리를 최초 규명했다.
이번 연구는 기존에 알려지지 않은 염색체 간 상호작용 형성원리, 매개인자인 MAZ 단백질 역할을 밝혀 근본적인 게놈 3차 구조 원리 규명 단서를 제공했다는 점에서 큰 의의가 있다.
정인경 교수는 “향후 게놈 3차 구조에 따른 유전자 발현 조절 분야, 암 질환 등에서 빈번하게 보고되는 염색체 변이 원인 규명 등에서 핵체와 게놈 간 상호작용 중요성을 이해할 수 있을 것으로 기대되는 성과”라고 연구 결과를 소개했다.
한편 이번 연구는 서경배과학재단, 삼성미래기술육성재단과 과학기술정보통신부 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 '핵산 연구' 4월 5일자에 출판됐다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
