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국내 연구진이 강한 자외선으로 손상된 DNA 가닥이 복구되는 방식을 규명했다. 게티이미지뱅크 제공

국내 연구진이 강한 자외선으로 손상된 DNA 가닥이 복구되는 방식을 규명했다. 

울산과학기술원(UNIST)은 이자일 생명과학과 교수팀이 DNA 복구 경로인 ‘뉴클레오타이드 절제 복구(NER)’에서 손상된 부위를 찾아내는 두 단백질이 기존에 알려진 ‘순차적 전달’ 관계가 아닌 ‘협력적 복합체’ 형태로 작동한다는 사실을 규명했다고 3일 밝혔다. 

NER은 자외선 때문에 생긴 손상 구조인 '시클로부탄 피리미딘 이합체(CPD, Cyclobutane Pyrimidine Dimer)'를 잘라내는 복구 경로다. DNA는 약 30억 개의 염기쌍으로 이뤄져 있어서 DNA에서 손상 부위를 얼마나 빠르게 찾아내느냐가 복구 효율을 좌우한다. 

우리 몸은 구조 변화를 감지하는 'XPC 단백질'을 가동해 손상 부위를 찾아낸다. CPD 손상은 비틀림이 크지 않아 XPC가 혼자 인식하기 어렵다. 이때 손상 인식을 돕는 것이 '자외선 손상 DNA 결합 단백질(UV-DDB)'이라는 단백질이다. 기존에는 UV-DDB가 먼저 손상 부위에 결합한 뒤 이를 XPC에 넘겨주는 순차적 작동 방식으로 이해돼 왔다. 

알려졌던 것과 달리 연구팀은 UV-DDB와 XPC가 복합체를 형성해 공동으로 DNA를 탐색하고 XPC가 UV-DDB의 결합력과 탐색 효율을 향상시킨다는 사실을 밝혀냈다. 

연구팀은 'DNA 커튼'이라는 단분자 이미징이라는 실험을 통해 이를 규명했다. DNA 커튼은 유리 표면에 정렬한 DNA 가닥 위로 단백질 분자를 흘려보내 형광 현미경으로 움직임을 추적하는 방식이다. 실험 결과 두 단백질이 복합체를 이룬 경우 UV-DDB는 DNA 가닥에 더 잘 달라붙고 가닥을 미끄러지듯 따라 이동하며 손상 부위를 더 효과적으로 찾아내는 것으로 확인됐다.

논문 제1저자인 안소영 UNIST 연구원은 연구결과에 대해 “손상 부위를 정확하게 찾아가는 분자 움직임을 직접 확인한 첫 사례다”고 설명했다. 

이 교수는 “자외선 손상을 인식하는 두 단백질이 서로 협력해 더 빠르게 손상을 찾아내고 NER 과정을 촉진한다는 점을 밝혀냈다”며 “분자생물학 교과서에 실린 NER 작동 원리를 새로 써야 할 만큼 의미 있는 결과로 자외선에 의한 피부 손상·노화뿐 아니라 색소건피증과 피부암의 예방과 치료 전략 마련에도 도움이 될 것이다”고 말했다. 

연구결과는 국제학술지인 ‘뉴클레익 에시드 리서치(Nucleic Acid Research)’에 6월 18일 온라인 게재됐다.

<참고자료>
-DOI: 10.1093/nar/gkaf463
 

[이채린 기자 rini113@donga.com]

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