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국내 연구진이 암 억제 단백질 ‘ATAD5’가 DNA 손상 시 정상적으로 DNA 합성이 재개될 수 있도록 도와준다는 사실을 밝혀냈다.
기초과학연구원(IBS) 유전체 항상성 연구단 강석현 연구위원 연구팀은 암 억제 단백질 ‘ATAD5’가 DNA가 손상돼도 복제가 중단되지 않도록 유전체 항상성을 유지하는 역할을 한다는 사실을 규명했다고 13일 밝혔다.
염색체 복제 과정에서 DNA 손상으로 복제 장애가 발생하면 합성 중인 DNA를 감싸 다양한 단백질과 DNA 간의 상호작용을 매개하는 ‘필수 단백질 증식세포항원(PCNA)’이 유비퀴틴 단백질과 결합해 유비퀴틴화가 일어난다.
PCNA는 DNA에 결합해 DNA 합성 과정에서 여러 단백질을 끌어와 합성을 돕고 이후 ATAD5에 의해 DNA와 분리된다.
유비퀴틴은 모든 진핵세포에서 진화적으로 잘 보존된 76개의 아미노산으로 구성된 작은 단백질분자로 세포 내 수많은 단백질에 연결되면서 거의 모든 세포 내 기능에 관여하고 있다.
유비퀴틴화된 PCNA(Ub-PCNA)는 탈유비퀴틴화 효소를 통해 유비퀴틴이 제거되고 정상적인 DNA 합성을 재개한다. 지금까지 Ub-PCNA가 이같은 탈유비퀴틴을 하는 과정은 규명되지 않았다.
IBS 연구팀은 ATAD5가 Ub-PCNA 탈유비퀴틴화의 핵심 인자임을 규명했다. ATAD5를 발현한 실험쥐를 이용해 ATAD5의 말단 부위가 DNA에 결합된 Ub-PCNA를 인식하고 탈유비퀴틴화 효소를 불러들여 Ub-PCNA를 변형 전의 PCNA로 환원시키는 탈유비퀴틴화가 된다는 점을 확인했다.
특히 ATAD5가 핵 내에 Ub-PCNA가 쌓이지 않도록 조절함으로써 DNA 손상우회 신호의 부적절한 증폭과 활성화를 막는다는 것을 알아냈다.
탈유비퀴틴화 효소와 결합하지 못하는 ATAD5 돌연변이 실험 쥐에 자외선(UV)을 쪼인 뒤 피부세포에서의 DNA 손상 정도를 분석한 결과 대조군보다 손상이 세 배 이상 높게 나타났다. DNA 복제 및 손상복구 과정이 어떻게 연동돼 유전체 안정성을 유지하는지 이해하는 중요한 단서를 찾은 것이다.
강석현 연구위원은 “ATAD5가 DNA 손상 시에도 복구될 수 있도록 신호를 조절해 유전체 안정성을 유지하는 역할을 한다는 것을 밝혔다”며 “ATAD5의 생화학적 활성을 통해 탈유비퀴틴화 과정을 효과적으로 제어할 수 있는 방법을 연구할 계획”이라고 말했다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘미국국립과학원회보’(PNAS) 이날 자에 실렸다.
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