기초과학연구원(IBS·원장 노도영)은 명경재 유전체 항상성 연구단장(UNIST 특훈교수) 연구팀이 손상 유전자를 복구하기 위해 서로 다른 복구 메커니즘들이 상호작용함을 처음으로 밝혀냈다고 17일 전했다.
지금까지는 한 종류 DNA 손상 과정을 복구하기 위해 하나의 복구 메커니즘만 작용하는 것으로 알려져 있었다.
DNA는 여러 자극이나 화학물질 노출로 일부분이 절단돼 손상되거나, 절단 부위가 다른 곳에 붙는 등 변형을 겪을 수 있다. 이 경우 DNA 정보에서 만들어지는 단백질이 제대로 만들어지지 않거나, 그 기능에 이상이 생긴다. DNA 손상과 변형이 세포에 쌓이면 노화와 암을 유발한다.
세포는 이에 다양한 복구 메커니즘으로 대응한다. 가장 심각한 DNA 손상인 ‘DNA 이중나선절단’ 복구의 경우 ‘상동재조합 복구(유사, 혹은 동일 서열을 가진 DNA 정보를 이용한 복구 방법)’과정을 선택하면 DNA 유전정보가 그대로 유지되지만, ‘작은 유사 염기 이용 복구(DNA가 일치하지 않아도 유사성이 있는 경우 이어 붙이는 방법)’ 과정을 선택하면 일부 유전정보가 손실돼 돌연변이를 야기한다.
따라서 DNA 유전 정보 항상성을 유지하기 위해 어떤 복구 과정을 사용하는지가 매우 중요한데, 어떤 단백질이 복구 과정을 선택하고, 이 단백질이 어떻게 손상을 인식하고 복구하는지는 밝혀지지 않았다.
이번 연구로 DNA 이중나선절단 복구 과정에 다른 독립 DNA 복구기전인 ‘DNA 틀린짝 복구(DNA 복제 과정 중 맞는 짝을 찾아 복구하는 과정)’ 핵심 단백질 ‘MSH2-MSH3’가 중요하게 관여함을 최초로 밝혔다.
MSH2-MSH3 단백질은 염색체 구조를 풀어주는 단백질과 결합해 이중나선절단 부위로 이동하고, 손상부위에 결합했다. 그리고 DNA 이중나선 구조를 단일나선 가닥으로 절개하는 효소 ‘EXO1’을 활성화시켜 손상 DNA 끝단의 절단을 증가시켰다. DNA 끝단 절단이 이뤄지면 상동재조합 복구가 유도돼 돌연변이가 감소된다.
또 DNA 손상부위에 MSH2-MSH3 단백질이 결합함으로써, 작은 유사 염기 이용 복구 메커니즘 핵심인 ‘POLQ 단백질’ 접근을 막아 돌연변이를 억제했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
