자외선, 흡연으로 손상된 DNA 회복 원리 규명

- Oncogene지 발표, “피부노화와 피부암의 효과적 예방‧치료 가능성 열어” -


자외선과 흡연 등에 의해 손상된 DNA가 어떻게 회복되는지에 대한 원리가 국내 연구진에 의해 밝혀져, 향후 피부노화와 피부암을 효과적으로 예방‧치료하는데 새로운 가능성을 열었습니다. 



동아대 강태홍 교수가 주도하고 이태희, 박정민 학생 및 임선희 교수가 참여한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 일반연구자지원사업(신진연구)과 동남권원자력의학원의 지원으로 수행되었고, 세계 최고 과학전문지인 ‘네이처’의 자매지이자 암 연구 분야의 권위 있는 학술지인 ‘암 유전자(Oncogene)’지 최신호(11월 26일자)에 발표되었습니다.


일반적으로 DNA 손상 회복에 관여하는 유전자(NER*)에 돌연변이가 생기면, △조로증 △피부암 △발달장애 △신경이상 등을 동반하는 유전질환(색소성 건피증 등)에 걸립니다. 

* NER(Nucleotide Excision Repair, 뉴클레오티드-절삭 회복) : DNA의 손상된 부위를 인식‧절제하고, 그 부위를 건강한 DNA로 교체하여 회복하는 세포 내 시스템


사람의 세포에 자외선, 흡연 및 항암제 등 DNA를 직접 손상시키는 여러 요인에 의해 변형된 DNA를 정상적으로 회복시킬 수 있는 것은 NER이 유일합니다. 하지만 만일 DNA가 이러한 손상으로부터 회복되지 못하고 계속 축적되면 DNA의 복제와 전사 과정에 오류(error)가 발생하고, 궁극적으로 질병이 발생해 노화와 암을 촉진하게 됩니다. 


지금까지 자외선 등에 의해 손상된 DNA가 NER에 의해 정상적으로 회복된다는 사실은 잘 알려져 있었지만, 세포 내에서 이 회복과정이 어떻게 조절되는지에 대한 신호전달 체계와 세부 원리는 밝혀지지 못했습니다. 


만일 이 체계와 원리를 규명한다면 NER 활성을 자유자재로 제어할 수 있고, NER이 활성화되지 못해 발생하는 피부노화와 피부암 등을 효과적으로 예방·치료하는 가능성이 열리게 됩니다.  


강태홍 교수는 NER에 관여하는 단백질 7개 중에서 XPA*의 활성을 통제하면 NER 전체과정의 속도를 제어할 수 있음을 밝혀낸 바 있습니다. (‘PNAS’2009와 2010, ‘핵산연구’2011)

* XPA : NER(뉴클레오티드-절삭 회복)에는 XPA~XPG까지 7개 단백질이 관여하는데 이 중 XPA는 DNA의 손상을 인지하고 확인하는 첫 과정에 관여하는 핵심 단백질


강태홍 교수 연구팀은 특정 효소(HERC2*, ATR**)가 XPA 단백질의 ‘안정성(Stability)’을 조절하여 자외선 등에 의해 손상된 DNA를 정상적으로 복구되도록 돕는다는 사실을 밝혀냈습니다.



이는 기존 연구보다 진일보한 것으로 자외선에 의해 DNA가 손상되면 ATR이 XPA를 인산화시키고, HERC2에 의해 XPA의 분해가 억제됨에 따라 XPA의 안정성이 증가되고, 결국 NER의 속도가 증가된다는 것입니다. 

* HERC2(E3 ubiquitin ligase, 헐크투) : 특정 단백질을 인식해 유비퀴틴화를 유도하는 유비퀴틴(단백질분해효소가 분해할 단백질을 인식하는데 중요한 역할을 담당하는 단백질) 연결효소

** ATR(DNA damage-dependent checkpoint kinase) : 자외선에 의한 DNA 손상 등을 포함한 복제 스트레스를 인식하고 손상 회복 단백질을 인산화시키는(어떤 물질에 인산을 붙이는 반응) 인산화 효소



강태홍 교수는 “이번 연구성과는 NER의 활성을 제어하여 피부노화뿐만 아니라 피부암을 예방·치료하는 단서를 제공하고, 향후 XPA 단백질의 안정성을 조절하는 물질을 개발하면 피부노화를 지연시키거나 피부암의 치료효과를 증진시킬 수 있는 가능성을 열었다”고 연구의의를 밝혔습니다.  



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