김경규 성균관대 교수 연구팀, 이중나선과 다른 ‘새로운 DNA 구조’ 발견

[이뉴스투데이 전한울 기자] 국내 연구팀이 이중나선 구조의 DNA와 다른 새로운 DNA 구조를 발견했다.

한국연구재단은 김경규 성균관대 의학과 교수 연구팀이 배상수 한양대 화학과 교수, 박진주 교수 GIST 화학과 연구팀과 함께 세포 내 ‘AC-motif’라는 새로운 DNA 구조가 존재하며 이 구조가 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 5일 밝혔다.

사람 유전체를 구성하는 60억 염기의 DNA는 주변 환경, 세포 작용, 염기서열 등에 따라 이중나선 외 다양한 구조를 가질 것으로 예측되고 있다. 아직까진 일부 구조만 알려져 있으며, 그 기능에 대한 연구도 부족한 상황이다.

연구팀은 아데닌과 사이토신이 반복되는 염기서열이 마그네슘 존재 하에 4중 나선구조를 갖는다는 것을 발견했고, 이를 AC-motif라고 명명했다. 

연구팀은 아데닌과 사이토신이 반복되는 여러 종류의 올리고뉴클레오타이드를 합성하고 이들의 삼차구조 형성과 금속이온의 영향을 연구했다.

연구팀은 원편광이색 분광분석법, 자기공명분광분석법, 형광분광분석법, 분자동력학 계산법을 이용해 AC-motif가 두 쌍의 이중나선이 엇갈린 4중 나선구조를 갖는다는 점을 확인했다. 

더불어 4중 나선구조에 의해 유전자 발현이 조절될 수 있음을 규명했다. AC-motif가 ‘CDKL3’라는 발암유전자의 발현을 조절할 수 있음을 세포실험과 유전체 교정기술을 이용해 알아냈다. 

세포의 모양, 특징, 기능은 각 세포에서 어떤 유전자들이 발현되고 있냐에 따라 결정된다. 따라서 유전자 발현은 세포내 외 신호와 다양한 인자에 의해 정밀하게 조절되고 있다. 

하지만 아직 유전자 발현이 조절되는 원리가 완전히 알려져 있지 않고, 특히 핵산의 구조, 염기 서열이 유전자 발현에 미치는 영향은 베일에 싸여 있는 상태다. 

연구팀은 “AC-motif 같은 DNA 구조가 유전자 발현을 조절함을 규명했다”라며 “유전자발현조절의 새로운 원리를 제시한 데 더해 질환 관련 유전자 발현을 제어하는 신약발굴 연구의 실마리가 될 것으로 기대한다”고 연구 의의를 설명했다.  

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 삼성미래기술육성재단 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 핵산분야 국제학술지 ‘뉴클릭 액시드 리서치’에 지난 1일 게재됐다.