손상된 DNA 복구과정 규명

김도석 서강대 교수 "노화·암 치료 근원적 초석 제공"

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박성민 기자 - 2017.10.12

프렛을 이용한 렉에이 필라멘트 내부구조변화 측정. 렉에이 단백질이 손상된 DNA상에 필라멘트를 형성할 때 염기 세 개당 하나씩의 비율로 결합한다. 프렛을 이용하면 렉에이와 DNA 사이의 상대적인 위치를 구분해 측정할 수 있다. 이를 통해 렉에이 필라멘트가 어떻게 구조 변화를 일으키는지를 실시간으로 관찰할 수 있다.<사진=연구팀 제공>프렛을 이용한 렉에이 필라멘트 내부구조변화 측정. 렉에이 단백질이 손상된 DNA상에 필라멘트를 형성할 때 염기 세 개당 하나씩의 비율로 결합한다. 프렛을 이용하면 렉에이와 DNA 사이의 상대적인 위치를 구분해 측정할 수 있다. 이를 통해 렉에이 필라멘트가 어떻게 구조 변화를 일으키는지를 실시간으로 관찰할 수 있다.<사진=연구팀 제공>

국내 연구팀이 손상된 DNA의 복구과정을 규명했다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 김도석 서강대학교 교수 연구팀이 손상된 DNA가 렉에이(RecA) 단백질에 의해 복구되는 과정을 규명했다고 12일 밝혔다.

렉에이 단백질이란 상동염색체 재조합 방법을 이용해 양가닥절단으로 손상된 DNA를 오류 없이 복구하는 단백질이다. 상동염색체란 하나의 세포 안에 존재하는 동일한 크기·모양을 가지는 한 쌍의 염색체를 말한다.

렉에이 단백질은 손상된 DNA와 동일한 유전정보를 가지는 상동염색체를 찾아 서로 간의 유전정보를 비교·교환해 복구를 진행한다. 하지만 렉에이 단백질이 어떻게 상동염색체를 찾아 복구하는지에 대한 구체적인 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 단분자분광 기술을 이용해 렉에이 단백질이 손상된 DNA에 결합했을 때 단백질의 구조가 변화하는 과정을 실시간으로 관찰했다. 그 결과 DNA가 복구될 때 일어나는 분자 수준의 현상들을 밝혀냈다.

단분자분광 기술은 개개의 분자들의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있는 정밀 분광 기술이다. 특히 단백질이나 DNA와 같은 생체분자들의 복잡한 작용 메커니즘을 분석할 수 있다.

연구 결과에 따르면 렉에이 단백질은 세포 내 에너지원인 ATP를 통해 얻은 에너지를 이용해 DNA 상에서 움직인다. 렉에이 단백질 이동은 DNA 염기서열에 크게 영향을 받으며 특히 특정 염기서열에 맞춰지면 이동이 억제돼 유전암호를 정확히 읽어낼 수 있다.

김도석 교수는 "렉에이 단백질 형성과 DNA 복구 과정을 보다 면밀히 규명해냈다"라며 "유전자 복구를 통한 노화, 암과 같은 질병 치료에 근원적인 초석을 제공할 것"이라고 연구의 의의를 말했다.

한편, 이번 연구 성과는 국제학술지 '사이언스 어드벤시즈(Science Advances)'에 지난달 6일자 논문으로 게재됐다.
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