"인간 노화·암 발병, 제어 가능해질까"…`정크 DNA` 활성화가 관여

KAIST, 'L1 점핑 유전자' 활성화가 노화 유발
대장 상피세포서 대다수 발견..배아 단계부터 지속

주영석 KAIST 의과학대학원 교수

김민정 서울대 의대 교수

권현우 고려대 의대 교수

국내 연구진이 '쓸모없는 DNA(정크 DNA)' 중 특정 유전자 활성화가 사람의 노화와 발암 유발에 관여한다는 사실을 밝혀냈다.

KAIST는 주영석 의과학대학원 교수 연구팀이 김민정 서울대병원 교수팀, 권현우 고려대 의대 교수팀과 공동으로 정크 DNA 가운데 6분의 1를 차지하는 'L1 점핑 유전자'가 활성화되면서 사람 대장 상피 세포의 유전체가 파괴되는 현상을 규명했다고 15일 밝혔다.

인간 유전체 중 단백질 생성 유전자는 전체 염기서열의 1% 정도에 불과하고, 나머지 99%는 그 기능이 뚜렷하게 알려지지 않아 '정크 DNA'로 불린다. 이런 정크 DNA 중 L1 점핑 유전자가 활성화되면 세포 유전정보를 파괴하거나 교란하는 역할을 할 수 있어 사람의 진화 과정에서 불활성화(화석화)됐다고 알려져 있었다.

연구팀은 28명의 피부(섬유아세포), 혈액(조혈모세포), 대장 상피 세포에서 확보한 총 899개 단일세포의 전장 유전체 서열을 생명정보학 기법으로 분석했다. 그 결과, L1 점핑 유전자에 의한 돌연변이는 99% 가량이 대장 상피 세포에서 발견됐다. 이는 L1 점핑 유전자 활성화가 대장 상피 세포에서 특이적으로 발현했고, 40세가 된 개인의 대장 상피 세포들은 평균 1개 이상의 L1 점핑 유전자에 의한 돌연변이를 갖는 것으로 확인됐다고 연구팀은 설명했다. 이는 L1 점핑 유전자 돌연변이는 배아 발생 단계부터 시작해 대장 상피 세포가 노화되는 동안 평생 지속되는 것을 의미한다고 연구팀은 덧붙였다.

연구팀은 L1 점핑 유전자 활성화 기전을 추적하기 위해 DNA뿐 아니라 후성 유전체 서열을 확인한 결과, L1 점핑 유전자가 활성화된 세포에서 후성 유전체의 불안정성을 발견했다. 이는 후성 유전체 변화가 L1 점핑 유전자 활성을 조절하는 스위치 역할을 한다는 사실을 보여주는 것이다. 이런 후성 유전체 불안정성은 대다수가 초기 배아 발생 과정에서 형성됐다는 사실도 연구팀은 알아냈다.

주영석 KAIST 교수는 "DNA 돌연변이가 암이나 질환을 갖고 있는 세포의 전유물이 아니라, 인간의 정상 세포가 노화하는 과정에서 세포 자체의 불안정성에 의해 끊임없이 돌연변이가 생성되고 있음을 보여준 연구결과"라며 "L1 점핑 유전자 활성화를 억제해 노화와 질환 발생을 제어하는 임상과 기초의학 연구의 근거로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처(지난 10일자)' 온라인에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr