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면역 관련 단백질의 DNA 복구 조절기능 발견
생명과학 한국연구재단 (2019-04-16 13:00)

이창우 교수(성균관대학교)와 조혜성 교수(아주대학교) 연구팀이 생체 내 유전자의 손상을 인식하고 복구하는 조절 시스템을 발견했다고 한국연구재단은 밝혔다.

다양한 환경 및 생체 내부 요인에 의해 DNA가 손상되면 이를 인식하고 복구해주는 일련의 시스템이 작동된다. 손상된 유전자를 복구하는 일은 암을 비롯한 각종 질병의 억제에서 매우 중요하다.
   ※ 손상된 DNA의 복구 과정을 규명한 3명의 과학자에게 지난 2015년 노벨화학상이 수여되면서, 이 연구주제의 중요성이 인정받고 있다.

연구팀은 DNA 이중가닥이 끊어졌을 때 이를 인지해 복구되도록 촉진하는, ‘펠리노1(Pellino1)’ 단백질의 작용을 규명했다.

펠리노1은 기존에 면역, 암 형성에서 중요한 역할을 한다고 알려져 있었다. 이 연구를 통해 펠리노1이 유전자의 복구 과정에서 상위 조절자 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 펠리노1이 결손된 경우에는 유전체의 항상성이 급격하게 훼손되었다.

DNA가 손상되면 펠리노1이 손상 부위로 이동하고, DNA를 복구하는 ‘ATM-MRN’이라는 단백질 복합체가 펠리노1에 의해 활성화된다. 또한 펠리노1은 손상 DNA가 상동 유전자와 결합하도록 촉진한다. 이로써 유전자 복구가 원활히 이루어진다.

이창우 교수는 “이번 연구는 DNA 손상과 직접 연관된 유전질환, 면역질환, 암, 대사질환 등 다양한 질병의 원인을 새로운 관점에서 이해하는 중요한 성과”라며, “향후 이들의 치료제를 개발하는 데 기반이 될 것이다”라고 연구 의의를 설명했다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 방사선기술개발사업과 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행되었다. 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 4월 5일 게재되었다.

< 논문명, 저자정보 >

논문명
Pellino1 regulates reversible ATM activation via NBS1 ubiquitination at DNA double-strand break
주저자

이창우 교수(교신저자, 성균관대), 조혜성 교수(교신저자, 아주대),
지재훈 교수(제1저자/교신저자, 아주대), 하근형 박사(제1저자, 성균관대)


< 연구의 주요내용 >
1. 연구의 필요성

 ○ 유전자는 다양한 환경적인 요인과 생체 내부적인 요인으로 항상 손상될 수 있는 위험에 노출되어 있으며 이러한 손상에 대응하기 위해서 생체 내에는 DNA의 손상을 인식하고 복구하는 시스템이 반드시 작동되어야 한다. 이번 연구에서는 답보 상태에 있는 ‘DNA 손상을 인식하고 복구하는’ 새로운 조절 시스템을 제시하였다.

2. 연구내용
 ○ 생체 내 DNA가 손상되면 펠리노1 단백질이 NBS1의 유비퀴틴화를 촉진하고, 이를 통하여 ATM 활성화시킨다. 또한 손상된 DNA는 펠리노1 단백질에 의해서 상동성 결합이 유도됨으로써 손상된 유전체를 복구시킨다는 것을 규명하였다.

3. 연구성과/기대효과
 ○ 펠리노1 단백질은 다양한 면역질환, 암 및 대사질환 등의 발병과 직접 연관되어 있기에 이번 연구 성과는 이들 질병의 발생 원인을 이해하고 치료기술을 개발하는데 중요한 자료로 활용될 것이다.


 
<p>(그림1) 펠리노1 단백질에 의한 손상된 DNA를 인식하고 복구하는 통제 시스템

(그림1) 펠리노1 단백질에 의한 손상된 DNA를 인식하고 복구하는 통제 시스템. DNA가 손상되면 펠리노1 단백질이 손상 부위로 이동하고 이어서 DNA 손상 및 복구에 핵심적인 'ATM-MRN 복합체'를 조절함으로서 손상을 복구한다.

펠리노1 단백질에 의한 손상된 DNA를 인식하고 복구하는 통제 시스템 펠리노1 단백질의 결손은 손상된 DNA을 인식하고 복구하는데 핵심적인 단백질들의 기능을 차단하게 된다

(그림2) 펠리노1 단백질에 의한 손상된 DNA를 인식하고 복구하는 통제 시스템 펠리노1 단백질의 결손은 손상된 DNA을 인식하고 복구하는데 핵심적인 단백질들의 기능을 차단하게 된다. 

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