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강미선
강미선(Mi-Sun Kang) 저자 이메일 보기
기초과학연구원
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Regulation of PCNA cycling on replicating DNA by RFC and RFC-like complexes

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

생명체의 유지와 유전정보 전달을 위해서는 정확한 염색체 복제가 이루어 져야 합니다. 염색체 복제는 DNA 생성에 관여하는 단백질들이 DNA와 결합하며 시작됩니다. 이 과정에서 도넛모양의 PCNA 단백질은 DNA와 결합하고 많은 복제 관련 단백질들과 상호작용하며 염색체를 복제하고 손상된 염색체를 복구하는데 주도적인 역할을 합니다. 이 과정이 끝나면 PCNA는 DNA와 분리되면서 염색체 복제 과정이 종료됩니다. 따라서, 염색체 복제과정에서 PCNA와 DNA 간의 결합 · 분리 사이클의 조절은 매우 중요합니다. 염색체 복제 후 PCNA가 DNA로부터 정상적으로 분리되지 않을 경우, 염색체 상에 과하게 남아있는 PCNA와 PCNA-결합 복제관련 단백질들로 인해 세포의 유전체 불안정성이 초래되기 때문입니다. 하지만, 염색체 복제 후 PCNA-DNA 분리를 조절하는 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았습니다.

본 연구에서는 RFC 유사 복합체 중의 하나인 ATAD5-RLC가 염색체 복제 후, 또는 염색체 손상 복구 후에 PCNA를 DNA로부터 분리하는 매개인자임을 세포학적, 생화학적 방법을 통해 규명하였습니다. 다양한 종류의 ATAD5 돌연변이 단백질을 제작하고, 인간 세포주를 이용하여 세포생물학적으로 PCNA 분리기작에 중요한 부분과 관련 인자들을 찾았습니다. 동시에 정제된 복제 단백질들을 이용하여 in vitro PCNA 분리 측정법을 확립하였고, 또한 PCNA와 DNA의 결합 및 분리를 관찰할 수 있는 단분자 형광 이미징 시스템을 구축했습니다. 이 시스템으로 ATAD5-RLC 복합체가 PCNA의 닫힌 고리를 열어 DNA로부터 분리시킴으로써 염색체 복제를 종료시키는 생화학적 메커니즘을 규명하였고, PCNA의 분리에 필요한 ATAD5-RLC의 구조적 특성을 알아냈습니다. 본 연구를 통해 ATAD5-RLC 복합체가 염색체 손상에 의해 변형된 PCNA도 DNA로부터 분리시켜 염색체 손상 복구 종료에도 관여함을 밝혔습니다. 더불어 PCNA-DNA 분리는 다양한 복제 단백질에 의해 복제 종료 후에 일어나도록 조절됨을 확인하였습니다. 본 연구로 밝힌 염색체 복제 과정에서 PCNA와 DNA간의 결합 · 분리 기작 및 그 조절은 전반적인 염색체 복제 과정을 이해하는데 중요한 기여를 할 것입니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

기초과학연구원 (IBS) 유전체 항상성 연구단 (단장 명경재)은 울산과학기술원 (UNIST) 내에 위치한 캠퍼스 연구단입니다. 저희 연구단에서는 DNA 복제 (DNA Replication)와 DNA 손상 복구 (DNA repair)의 다양한 기전을 분자생물학, 세포생물학, 생화학, 동물모델 등의 다양한 접근방법으로 세부적, 분자적 수준에서 연구하고 있습니다. (홈페이지 주소: https://cgi.ibs.re.kr/html/cgi_en/)

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

건강한 생명체 유지를 위해 세포내에 프로그램화 되어있는 염색체의 복제기작과 손상된 염색체의 복구기작을 연구하다 보면 그 정교함에 놀라곤 합니다. 유전체 항상성 유지를 위한 관련 인자들의 연구를 통해 생명체에 대한 이해를 높이고 염색체 복제 및 복구 이상으로 초래되는 관련 질병을 예방하고 치료할 수 있는 기초를 마련하는 연구를 하고 있다는 점에서 보람을 느낍니다.

4. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

본 논문에서 염색체 복제 종료 시점에서 PCNA의 분리를 조절하는 ATAD5-RLC 복합체의 작용 기전을 연구했습니다. 연구과정 중 ATAD5 단백질과 결합하는 새로운 단백질들을 동정하였고 이 단백질들과 ATAD5의 상호작용이 염색체 복제 또는 복구 기전에 미치는 영향을 연구하고 있습니다. 또한, ATAD5-RLC 복합체가 유비퀴틴화된 PCNA의 탈유비퀴틴화를 조절하는 기전을 연구하고 있습니다.

5. 다른 하시고 싶은 이야기들

기초과학연구자로서 연구에 집중할 수 있도록 적극 지원해 주시고 격려해주신 명경재 단장님께 감사 드립니다. 본 연구는 유전체 항상성 연구단 내의 연구진들과 울산과학기술원 교수님과 연구진들의 끊임없는 토론과 실험의 설계, 실험의 반복, 분석으로 이루어진 결실입니다. 도움을 주신 모든 분들과 기쁨을 함께하고 싶습니다. 강석현 박사님, 김하진 교수님, 류은진 대학원생, 이승원 대학원생, 박지은 박사님, 하나영 연구원 선생님, 라재선 연구원 선생님, 김영재 대학원생, 김진우 대학원생, 박수형 박사님, 이규영 박사님께 감사 드립니다. 또한, 연구자로서의 기초를 마련해 주시고 연구에 대한 열정을 가르쳐 주신 이성근 교수님, 유성림 박사님께도 감사 드립니다. 마지막으로, 항상 곁에서 응원해주고 힘이 되어준 가족에게 고마움과 사랑을 전합니다.

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 등록일 2019-06-21
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강석현 (기초과학연구원)
김하진 (울산과학기술대학교)
류은진 (기초과학연구원, UNIST)
명경재 (기초과학연구원)
이승원 (UNIST)
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Pubmed (by Mi-Sun Kang)
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