김용환 교수팀, DNA 복구 단백질의 세포 내 공간 제어 기전 규명…희귀질환 연구 새 단초
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- 작성자 커뮤니케이션팀
- 보도일자 2025-10-01
(왼쪽부터) 여성건강연구원 정은영·김명진 박사, 생명시스템학부 김용환 교수.
생명시스템학부 김용환 교수 연구팀이 DNA 손상을 복구하는 단백질의 세포 내 위치와 발현량이 정밀하게 조절되는 원리를 새롭게 규명했다. 이번 연구는 게놈 안정성을 지키는 핵심 원리를 세계 최초로 밝혀내 암과 희귀 유전질환 연구에 중요한 단초를 제공할 것으로 기대된다.
연구팀에 따르면 다양한 DNA 절단 효소를 조절하는 단백질 SLX4는 DNA 이중가닥 결속 손상(Interstrand DNA Crosslink) 복구에 중요한 역할을 하지만, 과도하게 활성화 될 경우 오히려 정상 DNA를 절단하고 손상시켜 게놈 불안정을 초래한다.
연구팀은 세포 내에서 SLX4 단백질이 어떻게 제어되는지 알아보기 위해 단백질 위치 추적, 분자 상호작용 분석, 손상 DNA 유도 실험 등을 종합적으로 수행했다. 그 결과 정상 상태에서는 SLX4가 세포핵 내 PML 핵소체(PML Nuclear Bodies)라는 작은 구조에 격리돼 불필요한 절단 활성을 차단하는 것으로 밝혀졌다.
또한, 연구팀은 SLX4 단백질의 양이 RNF4와 USP7 두 단백질에 의해 균형을 이루면서, DNA가 손상되면 신속히 복구에 동원되는 기전을 분자 수준에서 규명했다.
DNA를 절단할 수 있는 단백질이 핵내 소기관에 격리돼 있다가 기능이 필요할 경우 DNA 손상 지점으로 이동해 복구하는 기전
이번 연구 결과는 SLX4가 단순히 DNA 손상 복구 단백질로 기능하는 데 그치지 않고, 세포 내 위치와 발현량이 정밀하게 조절되는 복합적 시스템 속에서 작동한다는 사실을 보여준다. 특히 SLX4의 조절 이상은 암세포의 게놈 불안정을 촉진하거나 판코니 빈혈(Fanconi anemia) 등 희귀 난치질환의 원인과도 연결될 수 있다는 점을 시사한다.
김용환 교수는 "이번 연구는 DNA 항상성 유지 단백질이 세포 안에서 언제, 어디에 존재해야 하는지 규명한 것"이라며 "향후 암 발생 억제와 희귀질환 이해에 크게 기여할 뿐 아니라 맞춤형 치료 전략 개발에도 중요한 발판이 될 전망"이라고 강조했다.
한편, 이번 연구는 숙명여대 여성건강연구원 정은영 박사가 자신의 학위과정 연구를 바탕으로 같은 연구원 김명진 박사와 함께 수행했으며, SCI급 국제 저명 학술지 'Nucleic Acids Research'(IF 13.1, JCR ranking 생화학분자생물학분야 상위 4%) 최신호에 게재됐다. 교육부 기초과학연구역량 강화사업, 만성대사질환 연구지원센터, 인프라 고도화, 시공간오믹스센터 사업의 지원을 받았다.