인체 유전자 정보를 담은 DNA가 손상되면 암을 비롯한 각종 질병을 유발한다.

다행히 사람 몸에는 손상된 DNA를 스스로 인식하고 복원하는 단백질 효소들이 있는데 포스텍 물리학과 이종봉 교수, 미국 오하이오 주립대 리처드 피셀 교수팀이 공동으로 단백질 효소 간 신호 전달로 DNA 오류를 바로잡는 메커니즘을 밝혀냈다.

연구결과는 세계적 과학전문지 '네이처(Nature)' 온라인판에 실렸다.

연구팀은 개별 생체분자 움직임을 나노미터 수준 정확도로 추적하는 단분자 이미징 기법으로 단백질 각각 움직임을 실시간 관찰해 오류 수정 과정을 밝혀냈다.

연구팀에 따르면 DNA 염기쌍 오류를 인식하고 신호를 보내는 센서 역할을 하는 MutS 단백질은 ATP(생물 세포 내에서 에너지 대사에 중요한 역할을 함)와 결합한 후 매개체 역할을 하는 MutL 단백질을 불러들인다.

두 단백질은 DNA 상에서 결합과 분리를 반복하며 이동한다. 복합체일 경우 DNA 나선을 따라 느리게 움직이고 분리된 상태에서는 매우 빠르게 무작위로 운동한다.

이동하는 두 단백질 복합체에 또 다른 단백질 효소인 MutH가 매개체 MutL과 결합하면서 신호 전달과 오류 복구를 시작한다.

MutH는 오류 염기쌍으로부터 천여개 염기쌍만큼 떨어진 곳의 DNA 가닥을 잘라 오류 복구를 촉발하는 역할을 한다. 이들 세 단백질 복합체는 DNA 나선 구조를 따라 이동하며 적정 타깃을 찾아낸다.

지금까지는 MutH 혼자 타깃이 있는 곳으로 이동해 DNA 가닥을 자르는 것으로 알려졌다.

연구팀은 세 단백질이 결합 후 별도 화학적 에너지 없이 물리적인 확산운동만으로 DNA 나선을 따라 이동한다는 사실을 밝혔다고 설명했다.

이종봉 교수는 "유전자 결함과 관련된 질병 발생 원인을 알아내고 궁극적으로 질병 치료 방법을 찾는 데 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

미래창조과학부와 한국연구재단 우수신진연구자 지원사업으로 연구했다.



<연합뉴스>