DNA 돌연변이 복구하는 新 단백질 밝혀

생명연 연구팀, 단백질 효소 'UdgX' 미생물서 찾아
DNA 복구 새로운 경로 가능성···암 치료, 유전자가위 연구서 활용 기대
국내 연구진이 유전자 돌연변이를 복구하는 새로운 단백질을 찾았다.

한국생명공학연구원(원장 김장성)은 우의전 질환표적구조연구센터 박사팀이 돌연변이 DNA를 복구하는 효소(UDG; Uracil-DNA Glycosylase) 중 특이한 활성을 보이는 새로운 단백질 'UdgX'를 찾고 그 기능을 규명했다고 21일 밝혔다.

DNA는 A(아데닌), T(티민), G(구아닌), C(사이토신) 4개 염기를 배열해 유전정보를 암호화하고 자손에게 전달한다. 염기에 변화가 발생해 암호에 오류가 생기는 현상을 돌연변이라고 한다. 

UDG 단백질은 유전자 돌연변이 발생을 방지하는 효소다. UDG는 DNA에서 사용되지 않는 염기인 U(우라실)가 DNA에 발생할 경우, 이를 인식해 제거한다고 알려졌다. 

연구팀은 미생물 비결핵항산균에서 UDG 기능을 수행하는 새로운 복구 단백질 'UdgX'를 찾았다. 인도 연구진과 공동 실험한 결과, UdgX 단백질은 DNA 내 우라실 염기를 인식하고 강력한 결합을 한다고 확인됐다. 연구팀은 UdgX가 염기를 자르고 결합하는 생화학적 메커니즘도 규명했다.

우의전 박사는 "UdgX의 작동 원리는 기존에 알려진 돌연변이 복구 시스템과 다르다. 돌연변이 복구가 새로운 경로로 이뤄질 수 있다는 가능성을 제시한다"며 "이번 연구는 돌연변이로 유발되는 암 세포 치료와 크리스퍼 염기교정 유전자가위 연구에 응용될 수 있다"고 말했다.

연구팀은 실용화를 위한 연구를 준비 중이다. 우 박사는 "염기를 인식하는 UdgX의 특성을 이용해, UdgX를 우리가 원하는 염기와 결합·분리하도록 조절한다면 활용할 곳이 많을 것"이라고 밝혔다.

연구 결과는 지난 17일 학술지 'Nature Chemical Biology' 온라인 판에 게재됐다. 논문명은 'Covalent binding of uracil DNA glycosylase UdgX to abasic DNA upon uracil excision'다.

UdgX의 DNA 내 우라실 인식과 공유결합 형성 그림. UdgX의 활성 부위가 우라실을 인식하면, UdgX의 109번 히스티딘(H109)이 우라실이 연결되었던 DNA 오탄당 잔기와 공유결합을 한다. <그림=생명연 제공>UdgX의 DNA 내 우라실 인식과 공유결합 형성 그림. UdgX의 활성 부위가 우라실을 인식하면, UdgX의 109번 히스티딘(H109)이 우라실이 연결되었던 DNA 오탄당 잔기와 공유결합을 한다. <그림=생명연 제공>
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