세포 분열 과정에서 유전물질인 DNA가 제대로 복제되지 않거나 염색체가 정확히 분리되지 않으면 두 딸세포 사이에 'DNA 연결고리'가 남는다. 이 연결고리를 제거하지 못하면 염색체 이상이나 유전정보 손실, 나아가 암 발생까지 초래할 수 있다. 최근 국내 연구진이 이 DNA 연결구조를 잘라내는 단백질의 작동 원리를 분자 수준에서 처음으로 규명했다.

울산과학기술원(UNIST) 의과학대학원 안톤 가트너 특훈교수와 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단 소속 스테판 롤랑 연구위원팀은 20일, 세포 분열 과정에서 DNA 연결고리를 절단하는 단백질인 LEM-3의 작동 기전을 규명했다고 밝혔다.

연구팀은 ‘예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)’을 모델 생물로 활용해, LEM-3 단백질이 세포 분열 마지막 단계에서 DNA 연결고리를 제거하는 ‘최종 해결사’ 역할을 한다는 사실을 확인했다. 특히 LEM-3 단백질의 작동을 구체적으로 나누어 보면, LEM-like 영역은 DNA 브릿지를 인식해 단백질을 정확히 세포질의 ‘미드바디’에 위치시키는 역할을 하고, GIY-YIG 영역은 직접 연결고리를 절단하는 기능을 담당한다.

미드바디는 세포 분열 후 두 딸세포가 완전히 나뉘기 직전까지 연결된 좁은 부위다. 연구팀은 LEM-like 영역에 돌연변이를 유도했을 때 LEM-3 단백질이 미드바디에 가지 못하고 핵 속으로 잘못 이동하는 현상을 확인했다. 이로 인해 세포 내 핵 속 DNA가 비정상적으로 절단되고, 결과적으로 배아의 발달이 중단돼 사망에 이르렀다.

스테판 롤랑 연구위원은 “LEM-3 단백질은 의사의 수술칼처럼 정해진 시점과 위치에서만 작동해야 하며, 그렇지 않으면 되레 세포에 치명적인 손상을 준다”며 “정상 세포분열을 유지하는 데 핵심적인 조절자”라고 설명했다.

이번 연구는 인간의 유사 단백질인 ANKLE1에 대한 이해로도 이어진다. ANKLE1은 사람에서 LEM-3에 해당하는 단백질로, 유방암과 대장암 등 특정 암과 연관된 유전자로 알려져 있다. 안톤 가트너 교수는 “이번 성과는 ANKLE1의 기능을 보다 정밀하게 이해하는 데 기여하며, 암 발생 기전의 규명과 새로운 치료 전략 개발로 이어질 수 있을 것”이라고 강조했다.

이번 연구는 국제학술지에 논문으로 발표됐으며, 세포 분열 이상과 관련된 유전질환 및 암 예방·치료 연구에 중요한 기반이 될 것으로 기대된다.

내일의 세상을 바꾼다 <오픈타임즈>는 24시간 여러분의 제보를 기다립니다.
▶카카오톡: '오픈타임즈' 검색
▶이메일: opentimenews@gmail.com
▶뉴스 제보: https://www.opentimes.kr