DNA 손상복구, 새로운 조절 작동원리 있었다

IBS 연구팀, DNA 합성 재개 도와주는 단백질 규명

[아이뉴스24 정종오 기자] DNA 손상복구를 도와주는 새로운 조절 작동 원리를 국내 연구팀이 알아냈다. 유전체 안전성을 유지하는 역할을 한다는 것이다.

DNA 손상으로 복제 장애가 발생하더라도 정상적 DNA 합성이 재개될 수 있도록 도와주는 암 억제 단백질 ATAD5(4개의 단백질과 복합체를 형성해 PCNA를 조절하는 복제 조절 단백질)의 새로운 역할이 규명됐다.

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 유전체 항상성 연구단(단장 명경재) 강석현 연구위원 연구팀은 ATAD5가 DNA가 손상됐을 때 DNA 복제는 중단되지 않도록 유도하는 손상우회 신호를 조절해 유전체 안정성을 유지하는 역할을 한다는 것을 알아냈다.

ATAD5 단백질은 DNA에 결합한 Ub-PCNA의 탈유비퀴틴화를 촉진시켰다. [사진=IBS]

염색체 복제 과정에서 DNA 손상으로 복제 장애가 발생하면 합성 중인 DNA를 감싸 다양한 단백질과 DNA 간의 상호작용을 매개하는 필수 단백질 증식세포항원(PCNA, Proliferating Cell Nuclear Antigen)이 유비퀴틴 단백질과 결합해 유비퀴틴화가 일어난다.

유비퀴틴화된 PCNA(Ub-PCNA)는 DNA 손상복구 단백질들을 손상 부위로 끌어와 복제가 계속될 수 있도록 유도하는데 부정확하고 비효율적이다. 탈유비퀴틴화 효소를 통해 Ub-PCNA에서 유비퀴틴이 제거돼야 정상적 DNA 합성을 재개할 수 있다. 이러한 Ub-PCNA 탈유비퀴틴 과정은 지금껏 규명되지 않았다.

IBS 연구팀은 ATAD5가 탈유비퀴틴화의 핵심 인자임을 규명했다. 다양한 돌연변이를 이용해 ATAD5의 N-말단 부위가 DNA에 결합한 Ub-PCNA를 인식하고 탈유비퀴틴화 효소인 UAF1-USP1 복합체를 불러들여 Ub-PCNA를 변형 전의 PCNA로 환원시키는 탈유비퀴틴화 과정을 설명했다.

돌연변이 ATAD5 단백질을 발현하는 세포를 이용해 ATAD5가 PCNA 탈장착 과정과 탈유비퀴틴화 과정을 동조화시켜 핵 내에 Ub-PCNA가 쌓이지 않도록 조절함으로써 DNA 손상우회의 부적절한 증폭과 활성화를 막음을 확인했다.

생쥐 모델을 통해 DNA 복제와 손상복구 과정이 어떻게 연동돼 유전체 안정성을 유지하는지 이해하는 중요한 단서를 찾았다.

강석현 IBS 연구위원은 “ATAD5와 탈유비퀴틴화 효소 복합체의 구조적 특성을 밝히고 그 생화학적 활성과 연계해 Ub-PCNA의 탈유비퀴틴 과정을 효과적으로 제어할 수 있는 방법을 찾을 예정”이라고 앞으로 연구계획을 설명했다.

연구 결과(논문명: ATAD5 functions as a regulatory platform for Ub-PCNA de-ubiquitination)는 미국국립과학원회보(PNAS) 8월 13일자 온라인에 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)

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