돌연변이 DNA 복구하는 신규 단백질 효소 찾았다

머니투데이

류준영 기자

한국생명공학연구원 질환표적구조연구센터 우의전 박사팀이 세포 내에서 돌연변이 유전자(DNA)를 복구하는 효소(UDG; Uracil-DNA Glycosylase) 중 특이한 활성을 보이는 신규 단백질 효소(UdgX)의 기능을 규명했다. 이는 새로운 DNA 복구 시스템의 존재를 시사하며, 관련 연구를 통한 암 치료 및 단백질 공학 분야에 기여할 것으로 기대된다.

UDG 단백질 효소는 유전자 내 돌연변이 발생을 방지하는 효소다. DNA 내에서 빈번하게 발생하는 주요 염기의 변이를 인식하고 제거한다. 모든 생물체가 이 단백질을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다.

단백질 결정학을 통해 확인한 UdgX와 DNA간의 공유결합<br><br>단백질 결정학은 통해 획득한 분자 수준의 해상도의 구조 데이터에서, UdgX의 109번 히스티딘과 DNA의 오탄당 사이에 형성된 공유결합을 확인하였다/사진=생명연

DNA는 환경적인 요인에 의해서 지속적인 공격을 받아 돌연변이가 발생하기 때문에, DNA 내 돌연변이 발생을 방지하는 것은 기본적인 생명유지에 필수적인 방어 수단이다.

세포 내에서 돌연변이 DNA를 복구하는 UDG 효소의 일반적인 기능과는 달리, 연구팀은 미생물로부터 발견한 ‘UdgX’ 라는 단백질이 우라실 염기에 안정적 공유결합을 이루는 기능이 있음을 밝혔다.

연구팀은 비결핵항산균에서 신규 UDG 단백질의 한 종류인 UdgX 단백질을 새롭게 찾아냈다.

또 이 단백질이 DNA내 우라실 염기를 인식하고 강력한 공유 결합을 형성한다는 것을 실험을 통해 확인했다.

우 박사는 “이번 연구를 통해 UDG 효소계열의 보고되지 않은 신규 활성을 가진 UdgX의 분자적 구조를 규명하고 독특한 생화학적 메커니즘을 제시했다”며 “이러한 결과는 세포의 유전자 복구 기작에 있어 이전에 알려지지 않은 새로운 경로가 존재할 가능성을 제시한 것”이라고 말했다.

이어 “이러한 신규 기능의 단백질은 향후 돌연변이로 유발되는 암세포의 치료 연구 및 ‘크리스퍼 염기교정 유전자가위로 응용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

이번 연구성과는 생물학 분야 국제학술지인 '네이처 케미컬 바이올로지‘ 온라인 판에 게재됐다.