DNA 손상복구 조율하는 ‘단백질’ 찾았다...“신호 조절 스위치 역할”

강석현 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단 연구위원. [사진=IBS]

국내 연구팀이 단백질 ‘ATAD5’가 유전체의 안정성을 유지하는 역할을 한다는 사실을 밝혔다. ATAD5가 정상적인 DNA 합성이 일어날 수 있도록 하는 신호를 조절하는 역할을 한다는 것이다. 이번 연구는 DNA 복제 및 수선 과정의 조절기전을 이해하는데 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

강석현 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단 연구위원팀은 13일 이 같은 연구결과를 국제학술지 ‘미국립과학원회보(PNAS)’에 발표했다고 밝혔다.

우리 몸의 DNA는 손상으로 염색체 복제 장애가 발생하더라도 정상적인 DNA 합성이 가능하다. 비결은 ‘증식세포항원(PCNA)’ 단백질이다. PCNA는 합성 중인 DNA를 감싸 다양한 단백질과 DNA 간의 상호작용을 매개하는 필수 단백질이다.

염색체 복제 과정에서 DNA 손상으로 복제 장애가 발생하면 PCNA와 유비퀴틴 단백질이 결합한다. 결합한 것을 Ub-PCNA라 부른다. Ub-PCNA는 DNA 손상복구 단백질들을 손상 부위로 끌어와 복제가 계속될 수 있도록 유도한다. 연구팀은 “그러나 이는 부정확하고 비효율적으로 정확하고 효율적으로 이 과정이 발생하려면 PCNA에서 유비퀴틴이 제거돼야 한다”며 “유비퀴틴이 제거돼야 정상적인 DNA 합성을 재개한다”고 설명했다.

그간 Ub-PCNA에서 유비퀴틴이 제거되는 과정은 밝혀진 바 없다. 연구팀은 ATAD5가 유비퀴틴을 제거하는 핵심 인자라고 지목했다. ATAD5가 Ub-PCNA를 인식하고, 탈유비퀴틴화 효소인 UAF1-USP1 복합체를 불러들여 Ub-PCNA를 변형 전의 PCNA로 환원시킨다는 설명이다.

연구팀은 “ATAD5가 DNA 손상 시에도 DNA 복제는 중단되지 않도록 적절하게 신호도 조절하고 있었다”며 “쥐를 대상으로 한 실험에서 ATAD5에 돌연변이가 발생하면 Ub-PCNA의 탈유비퀴틴화를 억제하고 DNA 손상을 증가시킴을 확인했다”고 밝혔다. ATAD5에 돌연변이로 정상적인 DNA 합성이 일어나지 못했다는 것이다.

강 연구위원은 “향후, ATAD5와 탈유비퀴틴화 효소 복합체의 구조적 특성을 밝히고 그 생화학적 활성과 연계해 Ub-PCNA의 탈유비퀴틴 과정을 효과적으로 제어할 수 있는 방법을 찾겠다”고 밝혔다.