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UNIST, DNA 손상 고치는 단백질 발견

기사입력 2023.01.26 13:28

김홍태 생명과학과 교수팀, ‘ZNF212 단백질’ DNA 복구 원리 규명
  • 김홍태 울산과학기술원 생명과학과 교수팀/ 울산과학기술원
    ▲ 김홍태 울산과학기술원 생명과학과 교수팀/ 울산과학기술원

    국내 연구진이 질병 등에 의해 손상된 DNA 복구 능력이 있는 단백질을 찾아냈다. 암 발병의 주요 원인 중 하나인 염색체 불안정성 제어에 탁월한 효과가 있어, 새로운 항암치료법 개발에 보탬이 될 것으로 기대된다.

    김홍태 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 교수팀은 ‘DNA 결속 손상’ 복구 과정에 도움을 주는 단백질을 발견했다고 26일 밝혔다. 이번 연구는 명경재 UNIST 바이오메디컬공학과 교수팀, 김용환 숙명여대 생명시스템학부 교수팀과 공동으로 진행했다.

    DNA 결속 손상(ICL)은 두 가닥의 DNA사슬 사이에 있는 뉴클레오티드(DNA를 구성하는 단위체 분자)이 외·내인성 물질과 반응해 만들어지는 공유 결합이다. 이 현상은 DNA의 복제와 전사를 막고 DNA사슬의 절단을 초래해 세포사멸을 유도한다. 때문에 암과 같은 치명적 질병의 원인이 되기도 한다. 

    이때 체내에서는 DNA 결속 손상을 스스로 복구하기도 한다. 현재 알려진 바로는 ‘TRAIP 단백질’이 복구 기작을 결정하는 중요한 조절인자인 것으로 파악된다. 때문에 복구 과정에서 TRAIP 단백질이 어떤 역할을 하는지 밝혀낸다면 항암제 성능 개선 및 신규 항암물질 개발에 응용 가능할 것으로 기대되고 있다. 하지만 이 단백질이 어떻게 인간 세포 내 DNA 결속 손상을 복구하는지 그 원리는 밝혀진 바는 없다.

    이에 연구팀은 TRAIP 단백질의 기작을 밝혀내기 위해 ‘효모단백질잡종법’ 실험을 진행했다. 이는 효모를 사용해 단백질 사이의 상호작용을 알아내는 연구 기법이다. 실험 결과, ‘ZNF212’라는 단백질이 DNA 결속 손상 복구에 결정적 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. TRAIP와 결합해 DNA 결속 손상에서 경로 선택을 할 수 있도록 돕는 것이다. 

    또 ZNF212 단백질은 DNA 손상 복구 단백질의 이동성 증가에도 도움을 주는 것이 확인됐다. 연구팀은 극소방사선기법을 이용해 살아있는 세포에서 DNA 손상 부위로 단백질이 이동하는 것을 관찰했다. 그 결과, TRAIP와 함께 DNA 결속 속산 복구에 도움을 주는 ‘NEIL3 단백질’은 ZNF212 단백질과 결합해야만 DNA 손상 부위로 이동할 수 있음이 확인됐다.

    연구팀은 세포 내에서 ZNF212 단백질의 효과를 입증하고자 동물실험도 진행했다. 실험용 쥐의 세포에서 ZNF212 단백질 발현을 감소시킨 후 유전독성물질을 처리했다. 그 결과, 세포 생존률이 크게 감소했고 이를 복구하기 위한 DNA 결속 손상 복구 발생율도 50% 가까이 줄었다. 또 유전자가위 기술을 이용해 세포 내 ZNF212 단백질 발현을 제거했다. 그러자 DNA 교차 결합을 유도하는 염색체 불안정성이 증가해, 세포의 생존율이 절반 가까이 뚝 떨어졌다.

    김홍태 교수는 “이번 연구는 잘 알려지지 않은 DNA 결속손상 복구과정에 관여하는 새로운 단백질인 ZNF212의 역할을 보여줬다”며 “향후 암 치료, 유전병 신약개발을 위한 후속 연구의 청사진을 제공할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

    이번 연구 성과는 국제학술지 ‘뉴클레익 에시드 리서치’ 온라인판에 1월 3일자로 게재됐다.

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