[한국대학신문 이정환 기자] 경북대 연구팀이 인간 세포분열 조절 유전자들의 발현 조절의 새로운 기작을 규명했다.

경북대 응용생명과학부 번치 희연(Heeyoun Bunch) 교수팀은 단백질 ‘ERK2’가 세포분열 조절 유전자 RNA 합성과정에서 ‘DNA회전효소2(topoisomerase II)’를 조절한다는 것을 최초로 규명했다.

앞서 번치 교수팀은 유전자 발현 조절의 첫 관문인 DNA로부터 RNA를 만드는 과정 즉 전사(transcription) 과정에서 ‘DNA회전효소2’에 의해 DNA 이중가닥의 절단이 발생하고, 이러한 DNA 절단을 복구하려는 시그널이 세포분열 초기 유전자들의 전사에 중요하다는 것을 2014년과 2015년에 네이처 구조와 분자생물학지(Nature Structure & Molecular Biology)와 커뮤니케이션(Nature Communications)에 발표한 바 있다.

번치 교수팀은 선행 연구를 바탕으로 인간의 세포분열 초기의 유전자들에서 전사활성 인자로 알려져 있는 ‘ERK2’가 ‘DNA회전효소2’의 효소반응 속도와 유전자에서의 탈착을 조절한다는 것을 규명했다. 또한 DNA 회전효소2(B 타입)-DNA-항암제 에토포사이드(etoposide, DNA 회전효소 저해물)의 3차 분자구조를 초저온·전자현미경 기술을 통해 최초로 밝혔다.

번치 희연 교수는 “세포의 분열과 성장을 가능하게 하는 유전자들의 발현 기작을 이해하는 것은 무척 중요하지만 아직 밝혀지지 않은 것이 많다. 이번 연구는 인간의 건강과 노화, 질병에 중요하고 밀접한 관련이 있는 세포분열 조절 유전자들의 발현이 활성되는 기작을 밝혔다는 점에서 학문적 뿐만 아니라 기초 의학 분야에도 큰 의미가 있다. DNA회전효소2 의해 유도되는 유전자의 발현을 이해하는 것은 유전체 불안정성을 이해하는데 중요하며 결국 노화와 병의 근본적인 이해를 통한 정확한 예방 및 치료책을 만드는 것을 가능하게 할 것이다”라고 밝혔다.

이번 연구는 제1저자 및 교신저자는 경북대 번치 희연 교수, 제2저자는 학부연구생 김득영(현재 카이스트 석박사통합과정)이며, 일본 리켄(RIKEN, 이화학연구소) 순이치 세카인 교수, 미국 마요 클리닉(Mayo Clinc) 매튜 쉘렌버그 교수, 경북대 장정호 교수가 공동연구로 참여했다.

이 연구는 한국연구재단의 기본 및 중견 연구 지원으로 진행됐다. 연구 결과는 생화학·분자생물학 분야 저명 국제학술지인 〈네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)〉 12월 14일 온라인판에 게재됐다.