국내 연구진이 손상된 DNA의 복구 활성을 조절하고 세포의 방어 시스템에 관여하는 새로운 단백질을 찾아냈다. 이번 연구는 악성 암 발생의 주요 원인인 염색체 불안정성을 효과적으로 제어하고 나아가 악성 암 극복에 도움이 될 전망이다.
UNIST 김홍태 교수팀은 UNIST 명경재 교수, 숙명여대 김용환 교수팀과 공동으로 DNA 결속손상(Interstrand Crosslink, ICL) 복구 과정에서 경로 선택에 중요한 역할을 하는 효소로 알려진 TRAIP과 결합하는 ZNF212 단백질을 발견했다.
DNA 결속손상은 DNA 두 가닥 사이에 공유결합이 일어나는 현상이다. 이는 DNA의 복제와 전사를 막고 DNA의 절단을 초래하여 세포사멸을 유도한다. 항암화학요법에 광범위하게 이용되고 있는 platinum계열의 항암제는 DNA 결속손상을 일으켜 암세포 사멸을 유도하는 기전을 활용한다. 따라서 DNA 결속손상의 복구에 대한 연구는 향후 항암제의 성능을 개선하는 데 활용될 수 있다.
기존 연구에 따르면 개구리알 추출물에서 TRAIP 단백질은 결속손상 복구 기작을 결정하는 중요한 조절인자로 작동한다. 하지만 인간 세포에서 결속손상을 복구하는 기전은 명확히 밝혀지지 않았다.
연구팀은 인간 세포에서 TRAIP 단백질의 기작을 밝혀내기 위해 ‘효모단백질잡종법’을 이용하여 결합 단백질인 ZNF212을 발견했다. 연구 결과에 따르면 ZNF212 단백질의 발현을 감소시켰을 때 세포의 염색체 불안정성이 증가하고 세포의 생존성이 크게 떨어지는 것이 확인됐다.
ZNF212 단백질이 TRAIP 단백질과 함께 DNA 결속손상 부위로 이동하며 NEIL3 단백질의 모집을 촉진하여 DNA 손상을 수복하고 유전체의 안정성을 유지함.
또한 연구팀은 ZNF212 단백질의 추가적인 기능을 연구하기 위해 살아있는 세포에서 DNA 손상 부위로 단백질이 이동하는 것을 확인할 수 있는 ‘극소방사선 기법’을 활용했다. 그를 통해 ZNF212 단백질이 TRAIP과 함께 DNA 손상 부위로 빠르게 이동하는 것을 관찰했다. 또한 ZNF212 단백질은 NEIL3 단백질과 직접적으로 결합하며 NEIL3 단백질이 손상 위치로 이동하는데 중요한 역할을 한다는 것이 확인됐다.
김홍태 생명과학과 교수는 “이번 연구는 잘 알려지지 않은 DNA 결속손상 복구과정에 관여하는 새로운 단백질인 ZNF212의 역할을 보여줬다”며 “향후 암 치료, 유전병 신약개발을 위한 후속 연구의 청사진을 제공했다”고 말했다.
연구 수행은 한국연구재단, 기초과학연구원(IBS), 대학중점연구소의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구 결과는 생화학&분자생물학분야 상위 2.6% 논문인 세계적 학술지인 ‘핵산 연구(Nucleic Acids Research)’ 에 1월 3일 자로 온라인 게재됐다.
