강호철 아주의대 교수팀, 'Nucleic Acids Research'에 논문 게재
정교하게 유전체 손상·복구 기전 조절…치료제 개발 새 전기 마련
탈유비퀴틴화 효소로 알려진 'USP39(Ubiquitin-Specific Peptidase 39)'가 손상된 DNA를 획기적으로 복구하는 새로운 기전이 밝혀졌다.
세포들은 유전체가 손상되면 세포내 DNA 복구인자들을 이용해 DNA 복구 기전을 가동시킨다. DNA는 유전체의 근본 구성 요소이며, 유전 정보를 결정하는 가장 중요한 물질로 손상정도에 따라 돌연변이나 세포 사멸 등에 치명적인 악영향을 줄 수 있다. 이번 DNA 복구 기전의 발견이 의미가 있는 이유다.
강호철 아주의대 교수팀(생리학교실/김소연 연구강사·황이슬 대학원생)은 USP39이 DNA가 손상됐을 때 매우 빠르게 손상 부위로 이동하며, 이때 손상된 DNA의 완벽한 복구를 위해 '액체 방울 응집체'(Liquid-Demixing, phase to phase separation)란 세포내 현상을 일으키는 단백질인 것을 확인했다고 밝혔다.
특히 임상적으로 유전체 불안정성에 따른 다양한 암에서 USP39가 상당한 양으로 과발현돼 있는 점을 고려할 때, 향후 암 치료제 개발에 새 전기가 될 것으로 기대된다.
연구팀은 이번 연구에서 여러 분자생물학적 실험방법을 활용해 유전체 손상·복구에 관여하는 DNA 복구인자들을 발견했다. 특히 USP39의 기능을 DNA 복구인자 측면에서 보다 심도있게 연구한 결과라는 설명이다.
지금까지 USP39는 탈유비퀴틴화 효소(Deubiquinating enzyme·DUB)로 세포의 항상성 유지에 중요한 작용을 하는 단백질로 알려져 왔다.
탈유비퀴틴화란 특정 단백질에 결합한 유비퀴틴(76개 아미노산으로 구성된 작은 단백질)을 제거해 특정 단백질의 분해를 막거나 혹은 활성화를 조절하는 현상이다.
액체 방울 응집체는 액체상태 내 상분리 현상으로(liquid-liquid phase separation) 물과 기름처럼 두 물질이 섞이지 않고 분리되는 현상을 의미한다. 이런 현상이 세포내에서도 발생하는데, 세포내 상분리는 아주 작은 크기의 '액체 방울 응집체'를 만들어내는데 서로 다른 생체 분자들을 분리하거나 응집하면서 다양한 세포 활동에 관여한다.
탈유비퀴틴화 효소에 따른 새로운 유전체 손상·복구기전에서 USP39가 '액체 방울 응집체' 생성 현상을 유도해 다른 주요 DNA 복구인자들이 보다 효율적인 DNA 복구 기능을 할 수 있도록 세포내 안정적인 환경을 제공한다.
연구팀은 USP39가 정교하게 유전체 손상·복구기전을 조절하고 있음을 처음으로 밝힌 연구결과란 점에서 의의가 있다고 밝혔다.
강호철 교수는 "손상된 DNA에 대한 복구는 실제 임상에서 많은 질병의 진단·치료와 관련이 깊다"면서 "DNA 복구와 관련된 USP39의 새 기전을 밝힘으로써 다양한 질환의 진단·치료에 도움이 되기를 기대한다"라고 말했다.
이번 연구결과는 세계적 권위의 <Nucleic Acids Research>(핵산 연구·IF: 16.9) 10월호에 'USP39 promotes non-homologous end-joining repair by poly(ADP-ribose)-induced liquid demixing'(USP39는 poly(ADP-ribose)매개 상분리 현상을 통해 비상동성 말단접합 복구를 촉진한다)란 제목으로 게재됐다.
