기초과학연구원 연구팀, DNA 복구 결함으로 발생한 암 치료 물질 발견

식물서 추출한 '바이칼레인'···차세대 항암제 개발 기대

틀린 짝 복구 메커니즘(DNA Mismatch Repair).

아주경제 정하균 기자 = DNA 복구 결함으로 발생한 암 치료 물질이 발견돼 학계의 주목을 받고 있다.

기초과학연구원(IBS·원장 김두철) 유전체 항상성 연구단 명경재 단장 연구팀은 틀린 짝 복구 결함으로 생긴 암세포를 선택적으로 사멸시킬 수 있는 물질, 바이칼레인(Baicalein)을 발견하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.

연구진은 DNA 복제 및 손상복구 관련 연구를 위해 미국 보건원이 공개하고 있는 약 30만 종의 화합물을 검사, 약 300개의 유효물질을 찾아내 연구한 결과, 바이칼레인의 이러한 효능을 확인했다.

바이칼레인은 DNA 염기쌍 오류가 있는 부위(틀린 짝 부위)에 선택적으로 결합한다.

연구진은 DNA 틀린 짝 복구 결함으로 인한 암세포와 정상세포에 모두 바이칼레인을 처리해, 세포 내 바이칼레인의 작용 기작을 관찰했다.

암 세포에 바이칼레인을 처리한 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 XPF라는 DNA 절단효소가 DNA를 자를 확률이 훨씬 높아지고, 결국 이중 나선이 절단돼 암세포의 사멸로 이어짐을 확인했다.

즉, 바이칼레인으로 틀린 짝 복구 결함을 가진 암세포를 선택적으로 사멸시킬 수 있음을 밝힌 것이다.
 

바이칼레인이 든 사료를 먹인 생쥐와 일반 사료를 먹인 생쥐의 대장 비교. 

연구진은 대장에서 DNA 틀린 짝 복구 결함이 생기도록 유전자 변형한 생쥐를 이용해 4주간 실험한 결과, 일반 음식을 먹은 생쥐들이 틀린 짝 복구 결함으로 인한 대장암에 걸린 반면, 바이칼레인을 음식에 섞어 먹인 생쥐들은 대장암이 거의 발병되지 않음을 확인했다.

또한 정상 세포에 바이칼레인을 처리한 경우, DNA 손상을 회복시키는 MutS단백질(MSH2-MSH6)이 DNA 염기쌍 오류 부위에 결합한 바이칼레인을 인식, 세포 주기를 일시 정지 시키는 시스템인 확인점(Checkpoint)을 활성화시키는 것을 발견했다.

DNA 손상 부위가 교정될 시간이 확보되기 때문에 바이칼레인이 있음에도 세포가 사멸하지 않고 살 수 있다.

연구진은 바이칼레인을 통해, 정상세포에서 DNA 염기쌍 결합 오류는 틀린 짝 복구 과정 외에도 확인점의 활성에 기여한다는 사실을 새롭게 밝혀낸 것이다.

바이칼레인은 DNA 틀린 짝 복구 결함으로 생긴 암 세포의 선택적인 사멸을 유도할 뿐 아니라, 정상 세포의 세포 주기를 조절하는 확인점 활성에 기여할 수 있어 생물학적‧의학적 가치가 높다고 연구팀은 설명했다.

연구팀 관계자는 "바이칼레인을 활용하면, 향후 대장암을 비롯해 DNA 틀린 짝 복구 결함으로 발병하는 다양한 암 치료에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

연구결과는 암 생물학 분야 세계적 학술지인 캔서 리서치(Cancer Research, If 9.329) 온라인 판에 미국 동부시간으로 지난 4일에 게재됐다.