요약
국내 연구진이 세포분열 과정의 핵심 메커니즘을 세계 최초로 규명했습니다. 연구팀에 따르면 세포분열 과정에서 염색체의 응축·분리과정은 히스톤 단백질의 N-말단에서 일어나는 다양한 수식 과정에 따라 정교하게 조절됩니다. 연구팀은 히스톤 단백질에서 일어나는 다양한 수식 간의 상호작용을 체계적으로 연구했습니다. 그 결과 염색체의 응축·분리과정의 분자적 매커니즘을 규명해냈습니다.
숙명여자대학교 약학부 장창영 교수와 김용기 교수 공동 연구팀은 난치성 질환인 암과 줄기세포 감소에 의한 노인성 질환의 발병 기전을 이해하는 데 도움을 줄 수 있는 염색체의 응축·분리 과정의 분자적 매커니즘을 규명했습니다. 해당 연구는 <Nature Communications>에 게재됐습니다.
세포분열 과정의 비밀
연구팀에 따르면 세포분열 과정에서 염색체의 응축·분리 과정은 히스톤 단백질의 N-말단에서 일어나는 다양한 수식 과정을 통해 정교하게 조절됩니다. 세포분열 과정에서 염색체 응축 과정은 Aurora kinase에 따른 히스톤 H3의 세린 10번 잔기의 인산화로 조절된다고 알려져 있었습니다. 그러나 어떠한 인자 때문에 이 과정이 유도되는지에 대해서는 그동안 전혀 알려지지 않았습니다.
연구팀은 이점에 착안해 히스톤 단백질에서 일어나는 다양한 수식 간의 상호 작용을 체계적으로 연구했습니다. 그 결과 히스톤 H3의 아르기닌 2번 잔기의 메틸화는 단백질 아르기닌 메틸화효소 6(PRMT6)때문에 발생합니다. 연구진은 세포분열 중기에서 Aurora kinase를 크로모좀으로 유인하는 주요 마커로 작용하고 그 다음 단계로 세린 10번 잔기의 인산화가 일어난다는 사실을 확인했습니다. 연구팀은 "세포분열과정에서 염색체가 응축·분리되는 과정은 히스톤 단백질 N-말단의 역동적 수식에 의해 정교하게 조절되고 있는데 그 일련의 과정에서 현재까지 명확히 해결되지 않은 퍼즐조각을 밝혀냈다"고 전했습니다.
이러한 아르기닌 메틸화가 선행되지 않으면 세포분열 과정에서 다양한 결함이 동반되며 비정상적인 세포가 생겨 암으로 발생할 수 있습니다. 연구팀은 "세포분열 과정 중 염색체 응축·분리 과정의 분자메커니즘 이해는 난치성 질환인 암과 줄기세포 감소 때문에 발생하는 노인성 질환의 발병기전을 이해하는 데 도움을 줄 수 있을 것"이라고 밝혔다.
김용기 교수는 후성유전학 분야의 전문연구자로서 단백질 아르기닌 메틸화에 관한 연구에 집중하고 있으며, 장창영 교수는 세포분열과정의 분자적 메커니즘을 규명하는 연구를 수행하고 있는 전문 연구자입니다. 공동 연구팀은 "현재 줄기세포의 비대칭 분열과정의 핵심 메커니즘을 연구하고 있으며, 이번 연구의 경험과 결과를 통해 노화로 인한 다양한 질환과 암과 같은 난치성 질환을 극복하기 위한 원천기술을 개발하는 데 더욱 집중할 것"이라고 밝혔습니다.
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