DNA의 '복제 스트레스' 해소법
DNA의 '복제 스트레스' 해소법
  • 함예솔
  • 승인 2019.12.27 16:30
  • 조회수 971
  • 댓글 0
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요약

 

세포 내 복제 스트레스가 생기면 세포는 DNA 복제 과정을 멈춥니다. 그런데 ATAD5 단백질이 DNA 복제 스트레스로 멈춰버린 DNA 복제가 다시 시작되도록 촉진한다는 점이 밝혀졌습니다. 

 

DNA 복제의 중요성

DNA가 있다는 건, 그곳에 사람이 정말 살았다는 것. 출처 : 포토리아
후세에 유전정보 전달하려면 DNA 복제 중요하다. 출처: fotolia

DNA에는 모든 생명 활동에 필요한 유전 정보가 저장돼 있습니다. 세포는 DNA 복제를 통해 동일한 유전 정보를 후대에 전달합니다. 유전 정보를 안정적으로 후대에 전달하기 위해서는 DNA를 오차 없이 복제하는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 DNA를 구성하는 핵심물질인 뉴클레오티드와 복제를 조절하는 단백질이 안정적으로 공급될 필요가 있습니다.  

 

  • 뉴클레오티드(Nucleotide)

DNA나 RNA 같은 핵산을 이루는 단위체. 뉴클레오티드는 중합 반응을 일으켜 핵산을 형성합니다. 디옥시리보오스를 가지고 있는 뉴클레오티드인 디옥시뉴클레오티드는 DNA를 형성합니다.

DNA 복제에 필요한 물질이 충분히 공급되지 않거나 세포가 유해 물질에 노출됐을 때 DNA가 복제가 멈추는 걸 'DNA 복제 스트레스'라고 하는데요. 사람들이 스트레스를 적절히 해소하지 못하면 유전 정보의 안정성이 감소하고 암 발생으로까지 이어질 수 있습니다. 

 

유전체 항상 연구단은 이전 연구를 통해 세포 내 ATAD5 단백질이 DNA 복제 조절에 관여하는 단백질임을 밝힌 바 있습니다. 이번 연구에서는 ATAD5 단백질이 복제 스트레스를 해소하면 중간에 멈춘 DNA 복제가 다시 시작돼 안정적으로 완료된다는 걸 규명했습니다. 

 

단백질 양 줄이면, DNA 복제 재시작 X

 

연구진은 먼저 인간 세포 내 뉴클레오티드 양을 감소시켜 복제 스트레스를 가했습니다. 이후 옥신-유도 데그론 시스템과 siRNA를 도입해 ATAD5 단백질 양을 줄였습니다. 복제 스트레스를 해소하면 DNA 복제가 다시 시작돼야 합니다.

복제 스트레스 상황에서 ATAD5 결핍 시 복제 재시작이 줄어든다. 출처: IBS
복제 스트레스 상황에서 ATAD5 결핍 시 복제 재시작이 줄어든다. 출처: IBS

하지만 ATAD5 단백질 양을 줄이면 복제 스트레스를 해소하더라도 DNA 복제가 다시 진행되지 않았습니다. ATAD5 단백질이 DNA 복제 재시작에 중요하다는 사실을 밝힌 셈이죠.

  • siRNA(small interfering RNA)

특정 유전자 서열에 특이적인 siRNA를 세포에 발현시키면 RNA 간섭(RNA interference) 기작을 통해 특정 유전자의 전령 RNA(messenger RNA) 양을 줄여 결과적으로 특정 단백질 양을 줄일 수 있습니다.  

  • 면역침강법(immunoprecipitation)

특정 단백질에 특이적으로 결합하는 항체(단백질)를 사용해 용액에서 항원(단백질)을 침전시키는 기술로 단백질-단백질 상호 작용 해석에도 이용됩니다.

  • RAD51 단백질

DNA 복제 과정이 멈춘 경우 DNA 복제 재시작의 초기 과정에 필수적인 단백질입니다.

ATAD5 단백질은 암 억제 단백질?!

 

추가적으로 연구진은 DNA 복제 재시작에 있어 ATAD5 단백질의 분자생물학적 작동 원리를 규명했습니다. 우선 면역침강법을 이용해 ATAD5 단백질이 RAD51 단백질이 RAD51 단백질과 단백질-단백질 상호작용함을 확인한 후 ATAD5 단백질이 결핍된 경우 RAD51 단백질이 복제가 멈춘 DNA 쪽으로 접근하지 못함을 관찰했습니다. 이는 ATAD5 단백질이 RAD51 단백질과 상호작용해 복제 스트레스를 겪오 있는 DNA 쪽으로 RAD51 단백질을 데리고 오는 방식으로 복제 재시작에 관여함을 의미합니다.

DNA 복제 스트레스(DNA replication stress) 상황에서 ATAD5 단백질의 복제 재시작 조절 메커니즘. 출처: IBS
DNA 복제 스트레스(DNA replication stress) 상황에서 ATAD5 단백질의 복제 재시작 조절 메커니즘. 출처: IBS

복제 스트레스가 제대로 해소되지 않아 DNA 복제 재시작이 적절히 이뤄지지 않으면 암이 발생할 확률이 높아집니다. ATAD5 단백질이 결핍된 생쥐에게서 암이 발생하고 다수의 암세포에서 ARAD5 단백질의 돌연변이가 발견되는 걸로 봤을 때, ATAD5 단백질이 복제스트레스 해소 작용을 통해 '암 억제 단백질'로 기능한다는 점을 알 수 있습니다. 

 

명경재 연구단장. 출처: IBS
명경재 연구단장. 출처: IBS

 

"이번 연구로 ATAD5 단백질이 DNA 복제 조절 뿐 아니라 DNA 복제 스트레스 해소에도 관여한다는 새로운 사실이 밝혀졌다. 암 발생의 주요 원인인 복제 스트레스를 조절하는 작동원리 규명을 통해 향후 암 치료제 연구 및 개발로 나아갈 수 있을 것이다"

 

-명경재 단장-

 

 

 

 


##참고자료##

 


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