한국표준과학연구원(KRISS)이 체내에서 DNA 손상조각을 분해시키는 단백질을 발견하고 이를 시험관에서 증명하는 데 성공했습니다.
세포 내 DNA는 자외선‧흡연 등의 발암물질과 체내 대사물질로 인해 매일 지속적인 손상을 입는데요. 그럼에도 DNA 내의 유전정보가 보존되는 이유는 세포가 손상된 DNA를 복구하는 시스템이 존재하기 때문입니다. 세포의 DNA 복구가 원활하지 않으면 DNA 손상이 누적돼 노화나 암을 포함한 심각한 질환이 발생할 수 있죠.
DNA 복구 과정에서 필연적으로 발생하는 DNA 손상조각은 염증이나 부적절한 면역반응을 일으켜 질병을 유발할 수 있습니다. 시간이 지나면 체내에서 점차 감소합니다. 지금까지는 극미량 DNA 조각을 분석할 수 있는 기술이 없어 이러한 감소의 원인을 알 수 없었으나, KRISS 연구진은 자체 기술력을 통해 특정 단백질이 DNA 손상조각의 분해에 기여한다는 것을 세계 최초로 밝히고 이를 시험관에서 증명해냈습니다.
연구진은 세포에 존재하는 수많은 유전자의 발현을 조절한 후 DNA 손상조각이 이러한 변화에 어떻게 반응하는지 정밀하게 측정했습니다. 이 과정에서 TREX1 단백질이 많아지면 DNA 손상조각이 크게 감소한다는 점을 밝혀냈는데요. 또한 세포에서 DNA 손상조각이 감소하기 전에 대량으로 분리‧정제해 시험관 내에서 TREX1 단백질이 DNA 손상조각을 분해한다는 것을 증명했습니다.
KRISS 바이오분석표준그룹 최준혁 책임연구원은 “DNA 조각들은 적절히 조절되지 않을 시 노화와 질병의 원인이 되고, 특히 암세포 내에서 항암치료에 내성을 유발한다고 알려져 있다”며 “DNA 손상조각의 분해 메커니즘을 밝힌 이번 연구성과는 항암치료 연구에 유용한 정보가 될 것”이라고 말했습니다.
이번 연구성과는 KRISS에서 자체 개발한 세계 최고 수준의 극미량 DNA 손상조각 측정기술이 있었기에 가능했습니다. KRISS는 2015년 세계 최초로 각종 발암물질로 인해 발생하는 DNA 손상조각 검출에 성공한 데 이어 해당 기술을 지속적으로 고도화해, 현재는 DNA 손상 후 3분 이내에 발생하는 DNA 손상조각도 정밀하게 분석할 수 있습니다. 또한 검출에 필요한 시료의 양도 이전 대비 약 10분의 1로 줄여, 10 피코그램 수준의 극히 적은 시료에서도 분석 가능합니다.
* 피코그램(picogram): 질량의 단위로 10-12 그램(gram)을 의미한다. 대장균 하나의 무게가 약 1 피코그램, 일반적인 인체세포 하나의 DNA가 약 6 피코그램으로 알려져 있다.
이 기술을 활용하면 개인별 DNA 복구 활성도를 직접적으로 상호비교할 수 있어, 암 발생 위험도 혹은 항암치료 효과 등을 산출해 개인 맞춤형 암 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 전망되는데요. 향후 KRISS는 극미량 DNA 손상조각 측정기술을 한층 더 발전시켜 임상 적용을 위한 발판을 마련할 계획입니다.
이번 연구의 성과는 생명과학분야 저명 학술지인 핵산 연구(Nucleic Acids Research)에 4월 22일자로 게재됐으며 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛낸 사람들’ 논문으로 선정됐습니다.
