제목핵산절단효소의 유전자 손상복구 기전규명
작성자 관리자 작성일 2021-07-28
최근수정일 2021-07-29 , IP 183.10*******

 

핵산절단효소의 유전자 손상복구 기전규명

 

- DNA 염기손상 복구과정 중 알려지지 않은 핵심과정 밝혀

□ 유전자 돌연변이를 유발할 수 있는 DNA 염기손상을 복구하는데 관여하는 핵산절단효소의 새로운 기능이 분자수준에서 밝혀졌다자르기만 하는 것이 아니라 적극적으로 복구를 위한 구조를 만드는 것이다

 ∘ 자외선이나 산화스트레스 등에 의한 DNA 염기손상이 축적되면 유전자 돌연변이를 낳아 암세포를 유발할 수 있다이에 신속한 손상복구가 모든 생명체에서 필수적이다.

□ 지스트(광주과학기술원생명과학부 이광록 교수 연구팀은 DNA 손상 복구과정에서 AP 핵산절단효소가 손상부위를 단순히 절단하는 것이 아니라 연속적으로 분해하여 DNA 틈새 구조를 생성복구과정을 조절하는 기전을 알아냈다고 밝혔다. 

 ∘ 암세포에서 AP 핵산절단효소가 많이 생성된다는 기존 보고 등에 더해 이번 연구결과가 암 진단을 위한 바이오마커이자 약물개발의 표적으로서 AP 핵산절단효소를 바라보는 실마리가 될 것으로 기대된다.

□ 연구팀은 핵산절단효소와 DNA 중합효소의 상호작용을 단일분자 형광관찰 기술을 이용하여 실시간으로 관찰하였다

 ∘ 기존에는 전기영동(Electrophoresis)을 이용한 생산물 변화를 정량화하여 결과를 유추하였으나 이번 연구는 염기손상복구 과정동안 일어나는 효소간의 상호작용과 DNA와 효소간의 상호작용을 실시간으로 단일분자수준에서 관찰그 복구기전을 규명하였다

  ※ 단일분자 형광관찰: FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer)이라는 물리현상을 이용한 방법으로 실제 분자 하나-하나의 움직임을 나노미터 수준에서 관찰할 수 있는 형광기법으로 본 효소동역학 연구에 이용되었다. 

□ 복구는 핵산절단효소가 특정 부위(AP 부위)를 절단함으로써 시작되고 그 후 AP 부위에 강하게 결합하여 손상부위로부터 DNA를 빠르게 제거(~ 1초 이내)하며단일가닥 DNA의 강성(rigidity)에 의해 최소한의 DNA 틈새 크기로 조절됨을 관찰하였다

□ 무작위로 DNA를 분해하는 일반 핵산절단효소와 달리 AP 핵산절단효소는 AP 부위에 강하게 고정되어 해리되지 않고연속적으로 DNA를 분해하여 빠르게 DNA 틈새를 만든다는 것이다

 ∘ 나아가 일시적으로 생성된 DNA 틈새 구조는 DNA 중합효소가 작동할 공간을 제공하였고 이 과정이 정교하게 시공간적으로 조절됨을 규명하였다.

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업 및 기초연구실 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 사이언스 어드밴시스 (Science Advances)에 7월 14일 온라인 판에 게재되었다.