우리 몸의 세포도 스트레스를 받을까? 사람이 스트레스를 해소하지 못하면 각종 질병에 취약해지는 것처럼 세포도 스트레스를 적절히 해소하지 못하면 유전정보가 불안정해진다.

DNA는 생명활동에 필요한 유전정보를 담고 있는 세포 내 화학물질이며, 세포는 DNA 복제를 통해 동일한 유전정보를 후대에 전달한다. DNA 복제에 필요한 물질이 충분히 공급되지 않거나 세포가 유해물질에 노출되면 DNA 복제가 멈추는 데, 이를‘DNA 복제 스트레스’라고 한다.

기초과학연구원(IBS) 유전체 항상성 연구단 이규영 연구위원팀은 ATAD5 단백질이 ‘DNA 복제 스트레스’해소에 관여하는 DNA 복제 조절 단백질임을 밝혔다. ATAD5 단백질이 DNA 복제 스트레스를 해소하면, 중간에 멈춰버렸던 DNA 복제가 다시 시작되고 안정적으로 완료된다.

연구진은 인간 세포 내 뉴클레오티드 양을 감소시켜 복제 스트레스를 가한 후, ATAD5 단백질 양을 줄이는 실험을 진행했다. DNA를 구성하는 기본 물질인 뉴클레오티드가 부족할 경우 DNA 복제가 멈추게 된다. 이후 복제 스트레스가 해소되면 DNA 복제가 재시작 되어야 하지만, ATAD5 단백질 양이 적은 경우에는 복제 스트레스가 해소되더라도 DNA 복제가 재시작 되지 않았다. ATAD5 단백질이 DNA 복제 재시작에 중요한 역할을 함을 밝힌 것이다.

▲ HU(Hydroxyurea)를 처리하여 세포 내 뉴클레오티드 양을 감소시켜 DNA 복제 스트레스 준 상황에서, ATAD5 결핍 세포의 복제 중지 비율이 비교적 높음을 확인할 수 있다.

추가적으로 연구진은 DNA 복제 재시작에 있어 ATAD5 단백질의 분자생물학적 작동원리를 규명했다. ATAD5 단백질이 복제 스트레스를 겪고 있는 DNA쪽으로 RAD51 단백질을 데리고 오는 방식으로 복제 재시작에 관여함으로써, DNA 복제를 안정적으로 잘 마무리함을 밝혔다. RAD51 단백질은 DNA 복제 재시작의 초기 과정에 필수적인 단백질이다.

▲ DNA 복제 스트레스 상황에서 ATAD5 단백질의 복제 재시작 조절 기작을 나타낸 모식도

복제 스트레스가 제대로 해소되지 않아, DNA 복제 재시작이 적절히 이뤄지지 않으면 암 발병률이 높아진다. 이번 연구로 ATAD5 단백질이 DNA 복제 스트레스 해소 기능을 하는 ‘암 억제 단백질’임을 알 수 있다.

명경재 단장은“이번 연구로 ATAD5 단백질이 DNA 복제 조절뿐만 아니라 DNA 복제 스트레스 해소에도 관여한다는 새로운 사실을 밝혔다”며 암 발생의 주요 원인인 복제 스트레스를 조절하는 작동원리 규명을 통해, 향후 암 치료제 연구 및 개발로 나아갈 수 있을 것”이라고 말했다.

연구결과는 국제학술지 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 12월 16일자 온라인 판에 실렸다.

IBS 커뮤니케이션팀
박인혜