KAIST, 암·노화에 영향 ‘게놈 3차구조 신규 생성 원리’ 발견

게놈 3차 구조 시퀀싱 기술과 DNA 이미징 기술을 통해 핵 스페클 주위에서 형성되는 염색체 간 상호작용을 각각 단일세포 수준과 군집수준에서 살펴본 결과(공동연구팀 제공)

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 암과 노화에 미치는 게놈 3차 구조의 신규 생성 원리를 발견했다.

KAIST는 생명과학과 정인경 교수 연구팀이 서울대학교 기계공학부 신용대 교수 연구팀, 부산대학교 최정모 교수 연구팀과 세포핵 내 3차원 게놈 구조 신규 생성 원리와 이를 조절하는 매개 인자를 발견했다고 10일 밝혔다.

이번 연구는 KAIST 생명과학과 주재건 석박사통합과정과 서울대 조성현 연구원이 주도해 행렬 분해기법이라는 분석기법을 활용, 게놈 3차 구조 데이터로부터 염색체 간 상호작용 정보를 효과적으로 추출할 수 있는 신규 기계학습 알고리즘을 개발했다.

연구팀은 이를 DNA 이미징 기법을 통해 검증했다.

연구팀은 또 단일세포 수준에서 염색체 간 상호작용이 세포마다 다르게 발생한다는 사실을 발견했다.

연구팀은 염색체 간 상호작용이 기존에 알려져 있던 것과 달리 고정돼 있지 않고 핵체(nuclear body)와 게놈 지역 사이의 개별 상호작용을 통해 확률적으로 결정된다는 내용을 제시, 염색체 간 상호작용의 원리를 최초로 규명했다.

존 게놈 3차 구조는 비교적 관찰이 쉬운 염색체 내 상호작용에 대부분 국한되어 있었고, 더 큰 범위에서의 염색체 간 상호작용에 대해서는 관찰 실험기법의 한계로 인해 연구가 거의 진행되지 않았다.

이번 연구는 기존에 알려지지 않았던 염색체 간 상호작용의 형성원리와 매개 인자인 MAZ 단백질의 역할을 밝힘으로써 더 큰 범위에서의 게놈 3차 구조에 대한 근본적인 원리 규명 단서를 제공했다는 점에서 큰 의의가 있다.

주요 연구진

주재건 석박사통합과정은 "그동안 실험기법의 한계로 인해 가려져 있었던 염색체 간 상호작용 형성원리를 밝혀낸 연구”라고 말했다.

정인경 교수는 “향후 게놈 3차 구조에 따른 유전자 발현 조절 분야와 암 질환 등에서 빈번하게 보고되고 있는 염색체 변이 원인 규명 등에서 핵체와 게놈 간 상호작용의 중요성을 이해할 수 있을 것으로 기대되는 성과ˮ라고 강조했다.

이번 연구는 서경배과학재단, 삼성미래기술육성재단과 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 국제 학술지 `핵산 연구(Nucleic acids research)'에 4월5일 게재됐다.

memory4444444@news1.kr