UNIST 연구진, DNA 복제 스트레스 해소법 발견

UNIST(울산과학기술원)는 생명과학과 이자일·김홍태·최장현 교수팀이 NSMF 단백질이 DNA 복제 스트레스 상황에 있을 때 발생하는 문제점들을 해결하는 작용 과정을 확인했다고 13일 밝혔다.

DNA 복제는 생명 유지와 유전의 근본이 되는 생체 활동으로, DNA 복제를 방해하는 DNA 복제 스트레스 발생시 암, 신경 질환 등 각종 질병이 나타나고 노화도 진행된다.

NSMF 단백질은 주로 뇌에서 활동하는 단백질로 성장 및 생식호르몬 분비, 후각과 관련된 신경세포의 발달과 움직임에 관여한다. 이 단백질이 정상적으로 작동하지 못하면 생식기능 저하증 및 후각기능 상실을 동반한 칼만 증후군(Kallmann syndrome)과 같은 희귀성 질환에 걸릴 수 있다.

연구팀은 DNA 복제 스트레스를 해소하기 위해 가장 먼저 NSMF 단백질에 주목했다. DNA 복제 스트레스에 의해 복제가 멈춘 단백질의 DNA 구조는 이중나선에서 단일나선으로 변형된다.

이렇게 형성된 단일나선 DNA에 ‘복제단백질 A’라는 단백질이 특이적으로 결합하게 된다. 결합된 복제단백질 A는 인과 산소로 이뤄진 인산기가 화학적으로 달라붙는 인산화 과정을 거친다. 인산화된 복제단백질 A는 복제 스트레스를 해소하는 단백질들을 복제가 멈춰진 곳으로 불러들여 정상적인 활동을 하도록 만든다.

복제단백질 A는 단일나선 DNA에 약한 형태와 강한 형태로 결합이 가능하다. NSMF 단백질은 약하게 결합된 복제단백질 A 일부를 떨어뜨리고 남은 단백질을 강한 형태로 바꾼다.

특히 인산화 단백질인 ATR은 강하게 결합된 단백질만을 인산화시키기 때문에 NSMF에 의해 강한 형태로 변한 복제단백질 A로 인해 인산화가 빠르게 증폭된다.

연구팀은 이런 작용 원리를 통해 DNA 복제 스트레스가 보다 빠르게 해소된다는 것을 확인했다.

이자일 교수는 “이번 연구는 DNA 복제 해소와 관련된 분자 기전을 규명한 것으로 암, 신경 질환 및 노화와 관련된 질병 치료에 기여할 수 있을 것”이라며 “뇌 속의 DNA 복제 과정에서 문제가 생겼을 경우 이를 해소하는 실마리를 발견한 점을 세계적으로 주목하는 것 같다”고 밝혔다.

이번 연구는 DNA와 RNA 같은 핵산과 관련된 연구로 저명한 국제 학술지 ‘Nucleic Acids Research’에 6월28일자 온라인으로 공개됐다. 차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr