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이중나선과 다른 4중나선 DNA 구조 발견...발암유전자 발현 조절

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이중나선과 다른 4중나선 DNA 구조 발견...발암유전자 발현 조절

2021.09.05 12:00
DNA 이중나선 모델. 사이언스뮤지엄그룹(sciencemuseumgroup.org.uk) 제공
DNA 이중나선 모델. 사이언스뮤지엄그룹(sciencemuseumgroup.org.uk) 제공

제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 1953년 세포의 유전정보를 저장하는 DNA가 이중나선 형태로 이뤄졌다는 사실을 밝힌 공로로 1962년 노벨 생리의학상을 수상했다. 약 60억개의 염기로 이뤄진 사람 유전체를 구성하는 DNA는 주변환경이나 세포 작용, 염기서열 등에 따라 이중나선 외 다양한 구조를 가질 것으로 예측됐지만 현재 몇 개의 구조만 알려져 있고 기능에 대한 연구도 부족한 상황이다. 

 

한국연구재단은 김경규 성균관대 의학과 교수 연구팀은 배상수 한양대 교수, 박진주 광주과학기술원(GIST) 교수 연구팀과 공동연구를 통해 이중나선 구조의 DNA와는 다른 새로운 DNA 구조를 발견했다고 5일 밝혔다. 세포 내 ‘AC-motif’라는 새로운 DNA 구조가 존재하며 이 구조가 유전자 발현을 조절한다는 것이다. 

 

연구팀은 DNA를 구성하는 4개의 염기 가운데 아데닌과 사이토신이 반복되는 염기서열이 마그네슘이 존재하는 환경에서 4중 나선구조를 갖는다는 사실을 발견해 이를 AC-motif라는 이름을 붙였다. 

 

연구팀은 아데닌과 사이토신이 반복되는 여러 종류의 올리고뉴클레오타이드를 합성하고 이들의 3차구조 형성 및 금속이온의 영향을 연구했다. 원편광이색 분광분석법, 자기공명분광분석법, 형광분광분석법 등 분자동력학 계산법을 이용해 AC-morif가 두 쌍의 이중나선이 엇갈린 4중 나선구조를 갖는다는 사실을 확인했다. 

 

연구팀은 또 4중 나선구조에 의해 유전자 발현이 조절될 수 있다는 것도 알아냈다. AC-motif가 CDKL3라는 발암 유전자의 발현을 조절할 수 있음을 세포실험과 유전체 교정기술을 활용해 확인했다. 

 

연구팀은 “AC-motif 같은 DNA 구조가 유전자 발현을 조절함을 규명, 유전자 발현 조절의 새로운 원리를 제시한 데 더해 질환 관련 유전자 발현을 제어하는 신약발굴 연구의 실마리가 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 삼성미래기술육성재단 등의 지원으로 수행된 이번 연구는 국제학술지 ‘뉴클릭 액시드 리서치(Nucleic Acids Research)’에 9월 1월자에 온라인 게재됐다. 

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