기초과학연구원, 세포의 DNA 내부 이상 구조 제어법 규명

암 억제 단백질 ATAD5의 유전체 안정성 유지 원리 밝혀

[대전=뉴시스] DNA 복제 과정에서 ATAD5 단백질의 R-루프 조절 메커니즘. 정상세포의 DNA 복제과정에서는 ATAD5 단백질이 PCNA 단백질을 분리해내고 DNA/RNA 풀림효소를 끌어와 R-루프를 제거하지만 ATAD5 단백질이 결핍된 세포는 DNA에 PCNA 단백질이 과하게 쌓여 전사-복제 충돌이 일어나고 새로운 R-루프가 형성된다.

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 세포가 DNA 내부의 이상 구조를 제어하는 방법을 밝혀냈다.

기초과학연구원(IBS)은 유전체 항상성 연구단 이규영 연구위원팀이 암 억제 단백질 ATAD5가 DNA 내 이상 구조 형성과 해소를 조절해 유전체 안정성을 유지하는 원리를 규명했다고 2일 밝혔다.

세포는 생명 유지를 위해 DNA 복제·전사·복구 등 다양한 대사활동을 하며 이 과정에서 RNA가 DNA 이중나선의 한 가닥에 결합한 'R-루프(R-loop)'가 일시적으로 형성돼 대사 과정 일부를 도운 후 해소된다.
 
R-루프가 해소되지 않고 장시간 유지되면 RNA 전사 단백질이 DNA 복제 단백질과 충돌하는 '전사-복제 충돌'이 일어나고 DNA 복제와 전사가 완료되지 못한 채 멈추게 된다.

이 상태에서 세포분열이 진행되면 DNA가 손상돼 유전정보 안정성이 떨어지고 암으로 이어질 수 있다.

유전체 항상성 연구단은 ATAD5 단백질이 DNA 복제 스트레스를 해소해 안정적인 DNA 복제를 돕고 암 억제에 기여한다는 사실을 밝혀낸 뒤 ATAD5 단백질이 DNA 복제 과정에서 R-루프 형성을 제어, 전사-복제 충돌을 해결해 유전체 안정성을 유지하는 방법을 새롭게 규명해냈다.

연구진은 ATAD5 단백질이 R-루프 형성에 미치는 영향을 확인키 위해 siRNA를 이용, 인간 세포 내 ATAD5 단백질 양을 줄였다. 그 결과 DNA 복제가 진행 중인 세포에서만 R-루프의 양이 증가하는 현상이 확인됐다.
 
이는 ATAD5 단백질이 R-루프 형성 억제에 핵심 요소라는 의미다.

또 염색체 복제를 도와주는 PCNA 단백질이 과다 축적돼 RNA 전사 단백질과 전사-복제 충돌을 일으키고 새로운 R-루프가 형성돼 ATAD5 단백질이 DNA 복제 부위에서 PCNA 단백질을 분리해 새로운 R-루프 형성을 미리 차단한다는 사실도 규명했다.

이어 연구진은 면역정제-질량분석법을 이용해 ATAD5 단백질이 DNA-RNA 풀림효소 양을 유지시켜 복제 중인 DNA에 존재하는 R-루프를 제거한다는 것도 확인했다.

이번 연구성과는 국제 학술지 '핵산 연구'(Nucleic Acids Research, IF 11.15)온라인 판에 지난 6월15일자로 게재됐다. 논문명:ATAD5 restricts R-loop formation through PCNA unloading and RNA helicase maintenance at the replication fork.

이규영 연구위원은 "이번 연구로 ATAD5 단백질이 DNA 복제 조절, DNA 복제 스트레스 해소뿐 아니라 DNA 내 이상 구조 제어 기능을 갖는다는 새로운 사실을 밝혔다"며 "R-루프는 암 발생과 밀접한 관련이 있는 DNA 복구, 노화와 관련된 텔로미어 길이 조절에도 중요키 때문에 향후 암 치료제, 노화 억제제 개발에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.


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