유전자조절 단백질 기능 최초규명

[머니투데이 전필수기자]국내 연구진이 세포내 에너지의 높낮이를 인식해 유전자 발현에 반영하는 단백질의 기능을 세계 최초로 규명했다. 이번 연구 결과는 생체 에너지를 많이 사용하는 암세포 치료제 개발에 유용하게 활용될 전망이다. 서울대학교 의과대학 윤홍덕(尹鴻悳, 40) 교수팀은 체내에서 에너지 높낮이를 인지해 유전자 발현(發現)에 반영하는 CtBP(C-terminal binding protein) 단백질의 에너지 감지(感知) 스위치 메커니즘을 세계 최초로 규명하는데 성공했다고 18일 밝혔다.

연구팀은 그간 생체 에너지 대사효소로만 알려졌던 CtBP 단백질이 체내 에너지 통화물질인 NADH(nicotinamide dinucleotide, 니코틴아미드 디뉴클레오티드)의 농도를 감지해 유전자 발현 활성 단백질인 p300의 기능을 조절하는 새로운 메커니즘을 규명했다. 이로써 생체 에너지가 유전자 발현을 직접적으로 관장할 수 있다는 새로운 사실이 밝혀졌다.

에너지 물질인 NADH가 많으면 CtBP 단백질이 NADH가 교량 역할을 해 자신끼리 이합체(二合體)를 형성. 크로마틴 활성 단백질인 p300과 결합이 없어짐. 그 결과로 유전자의 발현이 증대된다. 반대로 NADH가 낮아지면, CtBP 단백질은 일합체(一合體)로 존재하게 되고 이는 p300 단백질과 강한 결합력이 생긴다. 또 p300의 크로마틴 활성 능력을 저해하게 되고 궁극적으로 유전자 발현이 감소하게 된다. 윤 교수는 이번 연구가 "유전자 발현을 위해서, 반드시 필요한 크로마틴(chromatin)의 기능적 구조를 리모델링하는 단백질인 p300을 생체 에너지가 직접 조절할 수 있다는 새로운 학문적 개념을 세계 최초로 세웠다는데 의미가 있다"고 말했다.

현대인들은 필요 이상의 음식을 섭취함으로써 비만, 암과 같은 고에너지 관련성 질환에 더욱 더 노출되고 있다. 이에 따라 이런 질환의 예방 및 치료제 시장도 급속히 증가하고 있다.

이번 연구는 생체 에너지가 유전자 발현에 직접 관여한다는 메커니즘에 기초를 두고 있기 때문에 앞으로 이를 응용한다면, CtBP 단백질은 정상적인 세포보다 많은 에너지를 사용하는 암세포의 치료제 개발을 위한 좋은 타겟 단백질로 이용될 수 있을 것으로 예상된다.

이번 연구는 국제적인 과학 학술지인 Nature 자매지인 “Nature Structural & Molecular Biology" 의 인터넷 온라인 핀에 이날 오전 3시(한국시각)에 소개됐으며 오는 5월호에 지면(紙面)으로 게재될 예정이다.

※크로마틴 (chromatin) 생명체의 유전물질인 DNA은 여러 가지 단백질, 특히 히스톤이라는 단백질에 의해 응축된 구조를 이루고 있음. 이처럼 DNA가 단백질에 의해 둘러싸여 있는 유전정보 물질이다.

※크로마틴 리모델링 크로마틴은 응축된 형태로 존재하기 때문에 유전자 발현을 위해서는 응축된 구조가 다소 느슨한 형태로 풀려야 한다. 이처럼 크로마틴이 풀어졌다 죄여졌다 하는 동력적 움직임을 크로마틴 리모델링이라고 정의한다

※ p300 : 유전자 활성 단백질 유전자가 발현되기 위해서는 크로마틴이 풀어져야 하는데 p300은 자신이 갖고 있는 브로모도메인(bromodomain)이라는 특수한 구조를 통해 크로마틴에 직접 결합해 크로마틴 리모델링을 유도한다. 전필수기자 philsu@moneytoday.co.kr