세포 내 'AC-motif' DNA 구조 존재 규명
이중나선 구조의 DNA와 다른 새로운 DNA 구조가 발견됐다.
한국연구재단은 김경규 교수팀이 배상수 교수(한양대 화학과), 박진주 교수(GIST 화학과) 연구팀과 함께 세포 내 AC-motif라는 새로운 DNA 구조가 존재하며 이 구조가 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 5일 밝혔다.
60억 염기로 된 사람 유전체를 구성하는 DNA는 주변 환경, 세포 작용 및 염기서열 등에 따라 이중나선 외 다양한 구조를 가질 것으로 예측되고 있다. 하지만 단지 몇 개의 구조만 알려져 있고, 또 그 기능에 대해서도 많이 연구되지 않았다.
이러한 가운데 연구팀이 아데닌과 사이토신이 반복되는 염기서열이 마그네슘 존재 하에 4중 나선구조를 갖는다는 것을 발견한 것이다. 연구팀은 이를 AC-motif라 명명했다.
연구팀은 아데닌과 사이토신이 반복되는 여러 종류의 올리고뉴클레오타이드를 합성하고 이들의 삼차구조 형성 및 금속이온의 영향을 연구했다.
원편광이색 분광분석법(CD spectroscopy), 자기공명분광분석법(Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy), 형광분광분석법(Fluorescence spectroscopy) 및 분자동력학 계산법을 이용한 결과, AC-motif가 두 쌍의 이중나선이 엇갈린 4중 나선구조를 갖는다는 것을 연구팀은 확인할 수 있다.
연구팀은 더 나아가 이 4중 나선구조에 의해 유전자 발현이 조절될 수 있음을 규명했다. AC-motif가 CDKL3라는 발암유전자의 발현을 조절할 수 있음을 세포실험과 유전체 교정기술을 이용해 알아낸 것이다.
세포의 모양, 특징 및 기능은 각 세포에서 어떤 유전자들이 발현되고 있냐에 따라 결정된다. 따라서 유전자 발현은 세포내 외 신호 및 다양한 인자에 의해 정밀하게 조절되고 있다. 하지만 아직 유전자 발현이 조절되는 원리가 완전히 알려져 있지 않고, 특히 핵산의 구조 및 염기 서열이 유전자 발현에 미치는 영향은 베일에 싸여 있다.
이러한 가운데 연구팀이 AC-motif 같은 DNA 구조가 유전자 발현을 조절함을 규명한 것으로, 유전자발현조절의 새로운 원리를 제시한 데 더해 질환 관련 유전자 발현을 제어하는 신약발굴 연구의 실마리가 될 것으로 연구팀은 기대하고 있다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 삼성미래기술육성재단 등의 지원으로 수행됐으며, 연구의 성과는 핵산분야 국제학술지 뉴클릭 액시드 리서치 (Nucleic Acids Research)에 9월 1월(온라인) 게재됐다.
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| ▲김경규ㆍ박진주ㆍ배상수 교수와 허정환 박사 (사진= 한국연구재단) |
이중나선 구조의 DNA와 다른 새로운 DNA 구조가 발견됐다.
한국연구재단은 김경규 교수팀이 배상수 교수(한양대 화학과), 박진주 교수(GIST 화학과) 연구팀과 함께 세포 내 AC-motif라는 새로운 DNA 구조가 존재하며 이 구조가 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 5일 밝혔다.
60억 염기로 된 사람 유전체를 구성하는 DNA는 주변 환경, 세포 작용 및 염기서열 등에 따라 이중나선 외 다양한 구조를 가질 것으로 예측되고 있다. 하지만 단지 몇 개의 구조만 알려져 있고, 또 그 기능에 대해서도 많이 연구되지 않았다.
이러한 가운데 연구팀이 아데닌과 사이토신이 반복되는 염기서열이 마그네슘 존재 하에 4중 나선구조를 갖는다는 것을 발견한 것이다. 연구팀은 이를 AC-motif라 명명했다.
연구팀은 아데닌과 사이토신이 반복되는 여러 종류의 올리고뉴클레오타이드를 합성하고 이들의 삼차구조 형성 및 금속이온의 영향을 연구했다.
원편광이색 분광분석법(CD spectroscopy), 자기공명분광분석법(Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy), 형광분광분석법(Fluorescence spectroscopy) 및 분자동력학 계산법을 이용한 결과, AC-motif가 두 쌍의 이중나선이 엇갈린 4중 나선구조를 갖는다는 것을 연구팀은 확인할 수 있다.
연구팀은 더 나아가 이 4중 나선구조에 의해 유전자 발현이 조절될 수 있음을 규명했다. AC-motif가 CDKL3라는 발암유전자의 발현을 조절할 수 있음을 세포실험과 유전체 교정기술을 이용해 알아낸 것이다.
세포의 모양, 특징 및 기능은 각 세포에서 어떤 유전자들이 발현되고 있냐에 따라 결정된다. 따라서 유전자 발현은 세포내 외 신호 및 다양한 인자에 의해 정밀하게 조절되고 있다. 하지만 아직 유전자 발현이 조절되는 원리가 완전히 알려져 있지 않고, 특히 핵산의 구조 및 염기 서열이 유전자 발현에 미치는 영향은 베일에 싸여 있다.
이러한 가운데 연구팀이 AC-motif 같은 DNA 구조가 유전자 발현을 조절함을 규명한 것으로, 유전자발현조절의 새로운 원리를 제시한 데 더해 질환 관련 유전자 발현을 제어하는 신약발굴 연구의 실마리가 될 것으로 연구팀은 기대하고 있다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 삼성미래기술육성재단 등의 지원으로 수행됐으며, 연구의 성과는 핵산분야 국제학술지 뉴클릭 액시드 리서치 (Nucleic Acids Research)에 9월 1월(온라인) 게재됐다.
메디컬투데이 이대현 ([email protected])
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