장애물달리기 선수처럼 DNA 위를 폴짝폴짝 뛰어다니며 손상을 찾는 단백질의 이동원리가 밝혀졌다. 올란도 쉐러 IBS 유전체 항상성 연구단 부연구단장 연구팀은 울산과학기술원(UNIST)과 공동으로 ‘XPC-RAD23B’단백질의 움직임을 관찰하는 데 성공했다.

유전정보를 담고 있는 DNA는 자외선이나 유독물질에 의해 쉽게 손상된다. 손상된 DNA는 ‘뉴클레오타이드 절제 복구(Nucleotide Excision Repair, NER)’에 의해 빠르고 정확하게 원상 복구된다. 이 복구 과정은 다양한 단백질들의 상호작용과 함께 여러 단계에 걸쳐 진행된다. 이 중 가장 중요한 단계는 DNA 손상 부위를 탐색하는 것이다.

▲ DNA 커튼 시스템의 모식도. 다수의 DNA가 나노 장벽 사이에 잘 배열되어 있으며, 형광체가 표지된 XPC-RAD23B를 넣어 DNA 위에서의 움직임을 형광 이미징으로 관찰한다.(출처 : UNIST)

XPC-RAD23B 단백질은 우리 몸속에서 DNA 손상을 탐색하는 역할을 한다. 하지만 어떻게 손상 부위를 찾는지에 대해서는 잘 알려져 있지 않았다. 이번 연구에서는‘DNA 커튼’기술을 이용해 DNA 위에서 움직이는 XPC-RAD23B 단백질을 실시간으로 확인했다. DNA 커튼은 단백질과 DNA의 상호작용을 연구할 수 있는 첨단 기술이다. 수백 개의 DNA를 커튼처럼 펼친 후, 형광 이미징으로 DNA와 단백질 관찰 가능하다.

▲ DNA 위를 움직이는 XPC-RAD23B 단백질을 형광 이미징으로 관찰했다.(출처 : UNIST)

연구진은 XPC-RAD23B 단백질이 DNA를 따라 움직이며 손상 부위를 확인한다는 것을 밝혔다. DNA 위의 다른 단백질을 피하기 위해 폴짝폴짝 뛰어다니는 것도 관찰했다. 현재 현미경 기법으로는 어려웠던 세포핵 내 DNA와 단백질의 상호작용을 보다 정확하게 관찰할 수 있는 토대를 마련한 것이다. 이를 통해 DNA 손상으로부터 유래하는 피부암, 색소성건피증 등 다양한 유전질환 치료도 가능해질 것으로 기대한다.

▲ XPC-RAD23B가 DNA 위에서 손상 부위를 찾는 과정을 그린 모식도.(출처 : UNIST)

연구결과는 국제학술지 뉴클레익 에시드 리서치(Nucleic Acid Research) 8월 3일자 온라인 판에 실렸으며, 중대한 발견(Breakthrough Article)으로 주목받았다.

IBS 커뮤니케이션팀
박인혜