김근필 중앙대 교수팀, DNA 손상 복구 위한 유전자 재조합 원리 규명

김근필 교수

아주경제 이한선 기자= DNA 손상 복구를 위한 유전자 재조합 원리를 국내연구진이 규명했다.

미래창조과학부는 김근필 중앙대 생명과학과 교수가 주도하고 홍수길 박사과정 연구원 등이 참여한 연구팀이 세포분열 과정에서 손상된 DNA 이중가닥 절단을 복구하는 유전자 재조합시 관련 단백질의 작용원리를 규명했다고 25일 밝혔다.

이번 연구는 DNA 손상으로 인한 유전질환이나 암 등 진단이나 치료방법 연구에 기여할 것으로 기대된다.

연구는 미래부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 및 바이오의료기술개발사업의 지원을 받아 수행돼 생명과학분야 학술지 셀 자매지인 몰레큘라 셀 22일자 온라인 판에 게재됐다.

연구팀은 효모모델을 이용해 세포분열시 일어나는 DNA 이중가닥 절단복구 관련 상동재조합 과정에서 체세포는 Rad51, 생식세포는 Dmc1이라는 단백질이 각각 핵심역할을 수행한다는 것을 알아냈다.

절단부위를 메우기 위해 주형가닥을 선택하는 역할을 서로 다른 단백질이 한다는 것이다.

상동재조합은 절단된 DNA 두 가닥 중 한 가닥이 반대편 상동염색체로 침투해 상보적인 서열을 찾아 접합해 염기를 이어가면서 재조합된 유전자를 만드는 과정을 말한다.

이러한 가닥 침투와 주형가닥 선택과정에 대한 이해는 유방암 원인유전자가 Rad51의 주형 가닥 선택 기전에 미치는 영향 등 전반적인 유전자 재조합 관련 연구에 기여할 것으로 예상된다.

유전자 재조합은 유전정보를 섞어 생명체의 다양성을 확보하고 DNA 손상을 복구해 유전적 안정성을 보장하기 위해 필요한 과정으로, DNA 이중가닥 절단이 형성된 곳을 시작으로 유사한 염기서열을 갖는 부위와의 접합과 재조립을 통해 처음 유전자와는 다른 유전자가 형성되는 과정을 말한다.

세포분열시 일어나는 DNA 이중가닥 절단이 제대로 복구되지 않으면 암세포가 되거나 세포사멸로 이어질 수 있어 절단을 복구하기 위한 재조합 원리에 대한 이해가 관련 질병 이해의 토대가 된다.

기존에는 절단복구를 위한 재조합 과정에 Rad51 등 몇 가지 단백질이 관여한다는 등 간단한 원리만 알려져 있었다.

절단복구를 위한 재조합 과정에서 체세포는 주형 가닥으로 자매염색분체를 선택하는 반면 생식세포가 부계와 모계로부터 각각 물려받은 모양과 크기가 같은 두개의 염색체인 상동염색체를 이용하는 이유는 알려지지 않았다.

김 교수는 “이번 연구로 수십 년간 궁금증으로 남아있던 체세포와 생식세포분열 특이적 유전자 재조합 기전의 명확한 과정을 제시했고 이는 궁극적으로 암초기 발생 원인에 대한 과정이나 다운증후군 등 염색체 이상 질환의 원인을 이해하는데 도움이 될 것”이라고 밝혔다.