카이스트, 손상된 DNA 돌연변이 메커니즘 규명

최병석 교수/사진=카이스트

손상된 인체 DNA의 변이 유발 메커니즘을 국내 연구진이 규명했다.

카이스트(KAIST, 한국과학기술원)는 화학과 최병석 교수와 류디난 박사 주도로 생체정보를 저장하는 DNA가 손상돼 회복하고 복제하는 과정에서 돌연변이가 발생하는 메커니즘을 규명했다고 3일 전했다.


현대인들은 오존층 파괴로 인한 자외선 노출 등 우리 몸속의 DNA를 손상시킬 위협은 예전보다 훨씬 다양하게 노출돼 있다.

하루에도 수 만 번 끊임없이 일어나는 DNA 손상을 효과적으로 회복시켜주지 못하면 암 등 치명적인 질병이 발생할 수 있다.

손상된 DNA가 회복반응에 의해 복구되지 않은 상태에서 자기복제가 일어나면 정상적인 복제를 담당하는 폴리머라제는 손상부위에 도달하면 DNA 합성을 정지하게 되고 세포의 죽음을 초래하게 된다.


이 때문에 인체는 복제담당 폴리머라제를 잠깐 쉬게 하고 손상된 DNA 부위를 그냥 지나치는 능력이 있는 특수한 복구담당 폴리머라제들을 동원해 손상부위를 통과하고 DNA 합성을 다시 시작한다.

이때 DNA는 많은 오류가 발생돼 심각한 돌연변이를 유발시킨다. 다시 말해 열악한 상황에 놓인 세포가 복제를 진행하지 못해 죽음을 맞기 보다는 생존을 위해 매우 부정확한 DNA 복제일지라도 선수를 교체하면서까지 복제를 진행하게 되는 것.

지금까지 학계에서는 Rev1 단백질이 이러한 과정을 조절할 것이라고 추정해 왔지만 그 구조와 기능은 명확하게 밝혀내지 못했다.

이에 연구팀은 "핵자기공명 분광법(NMR)과 엑스레이를 이용해 DNA 복제과정에서 중추적인 역할을 하는 단백질(Polκ과 Rev1, Rev1과 Rev3/Rev7) 각각의 복합구조를 밝혀냈다"고 밝혔다.

이를 통해 △DNA가 손상 시 돌연변이가 유발되는 메커니즘 △DNA 복제효소간의 상호작용 △손상부위를 통과한 합성된 DNA가 더 연장되는 메커니즘을 분자수준에서 규명했다.

암의 직접적인 발병 원인이 DNA의 손상인만큼 이에 대한 메커니즘을 밝혀내고 응용하면 개인별로 암의 원인을 제거할 수 있어 부작용 없는 맞춤형 항암제를 개발할 수 있을 것으로 전망된다.

최병석 교수는 "판코니 빈혈 환자들에게 암이 많이 발생되는 문제를 조사해보니 DNA 복제 시 회복 기능이 고장 나 있었다"며 "손상된 DNA의 회복과 복제 과정에 대한 메커니즘 규명을 통해 암을 예방하고 치료하는데 크게 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 분자세포생물학분야 세계적 학술지인 '분자세포생물학(Journal of Molecular Cell Biology)' 6월호 표지논문으로 게재됐다.