세포 삼투압 조절하는 단백질이 암·노화 막는다

UNIST 권혁무·이자일·명경재 교수팀이 규명
TonEBP 단백질이 R-루프 제거에 관여
R-루프 계속 축적되면 DNA 복제에 문제

좌측 상단부터 시계방향으로 명경재 교수, 권혁무 교수, 이자일 교수, 강현제 연구원, 천나영 연구원. UNIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 세포 삼투압을 조절하는 단백질이 암과 노화 억제에 관여한다는 사실을 밝혀냈다. 이 단백질은 유전체(DNA)의 이상 구조를 제거해 유전체의 안정성을 유지 시켜준다. 이 발견으로 암이나 노화 현상을 해결할 치료제 개발에 도움이 될 것이라고 연구진은 전망했다.

울산과학기술원(UNIST)은 권혁무·이자일·명경재 교수팀이 '톤이비피(TonEBP)' 단백질이 R-루프 제거에 관여한다는 사실을 알아냈다고 22일 밝혔다. R-루프는 DNA로부터 RNA가 합성되는 전사(Transcription)과정에서 DNA 이중나선 구조가 일시적으로 벌어지면서 생기는 고리모양 구조체다. R-루프가 제때 없어지지 않고 축적되면 DNA 복제에 이상이 생기고 암이나 노화 현상이 촉진되는 것으로 알려져 있다.

연구 결과에 따르면 TonEBP 단백질은 R-루프를 인지한 후, RNA 제거 효소를 R-루프 쪽으로 끌어오는 과정을 활성화한다. R-루프는 벌어진 한 쌍의 DNA 가닥 중 한 가닥 위에 전사를 통해 합성된 RNA가 붙여진 구조다.

따라서 이 RNA 가닥이 제거되면, DNA 가닥이 평상시의 안정한 이중나선 구조(실 두 개가 꼬여 있는 형태)로 봉합된다.

세포를 관찰하던 연구진은 R-루프가 생성된 곳에 TonEBP 단백질이 공존한다는 것을 발견하고 상관관계를 살피는 연구를 시작했다. TonEBP 단백질은 세포의 삼투압을 조절하는 것으로 알려진 단백질이지만, 최근 이 단백질 이상이 당뇨성 신장병이나 간암, 면역 대사 질환을 유발하는 것으로도 밝혀졌다.

TonEBP 단백질이 R-루프를 인식(위)하고, METTL3 효소를 R-루프에 결합시켜 RNA를 메틸화(가운데) 시킨다. RNA를 제거하는 'RNaseH1'라 불리는 RNA 제거 효소가 붙어 R-루프를 제거한다. UNIST 제공

연구진은 이번 연구를 통해 TonEBP 단백질이 RNA 제거를 촉진하는 구체적 과정을 밝혀냈다. 먼저 TonEBP 단백질은 DNA에 형성된 R-루프를 인식해 찾는다. 그리고 RNA의 메틸화를 돕는 'METTL3' 효소와 결합해 메틸화 반응을 촉진시킨다. RNA의 특정 부위에 메틸 작용기가 붙는 과정인 메틸화 반응은 RNA 제거 효소를 R-루프로 유인한다.

연구진은 TonEBP 단백질이 R-루프를 찾아가는 방식도 밝혔다.

TonEBP 단백질은 R-루프에 바로 결합하거나 DNA 가닥 위를 타고 이동하다가 30억 개의 염기쌍으로 구성된 사람의 DNA에서 R-루프를 빠르게 발견한다. 이 분석을 위해 DNA 위를 이동하는 단백질의 움직임을 실시간으로 볼 수 있는 특수기법이 사용됐다.

연구 결과는 세계적 학술지인 '뉴클레익 에시즈 리서치' 11일자에 온라인 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자