AP 핵산절단효소(AP endonuclease/ExoIII)와 DNA 중합효소(DNA polymerase)가 손상된 유전자의 염기를 복구하는 과정을 나타내는 모식도. 한국연구재단 제공유전자 돌연변이를 유발할 수 있는 DNA 염기손상을 복구하는데 관여하는 핵산절단효소가 손상된 DNA를 자르기만 하는 것이 아니라 적극적으로 복구를 위한 구조를 만들어내는 것으로 확인됐다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 "이광록 교수(광주과학기술원) 연구팀이 DNA 손상 복구과정에서 AP 핵산절단효소가 손상부위를 단순히 절단하는 것이 아니라 연속적으로 분해해 DNA 틈새 구조를 생성, 복구과정을 조절하는 기전을 알아냈다"고 15일 밝혔
자외선이나 산화스트레스 등에 의한 DNA 염기손상이 축적되면 유전자 돌연변이를 낳아 암세포를 유발하게 되고, 암세포에서 AP 핵산절단효소가 많이 생성된다는 건 기존연구에서 알려진 내용이다.
DNA 손상의 지속적인 축적은 당뇨, 골다공증, 암과 같은 대부분의 질병과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다.
이광록 교수팀은 더 나아가 핵산절단효소와 DNA중합효소의 상호작용을 단일분자 형광관찰 기술을 이용해 실시간 관찰함으로써 DNA 손상 복구과정을 더 깊이있게 관찰.규명했다. 단일분자 형광관찰 은 'FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer)이라는 물리현상을 이용한 방법으로 실제 분자 하나-하나의 움직임을 나노미터 수준에서 관찰할 수 있는 형광기법'이다.
연구팀은 "기존에는 전기영동(Electrophoresis)을 이용한 생산물 변화결과를 유추했으나 이번 연구는 염기손상복구 과정 동안 일어나는 효소간의 상호작용과 DNA와 효소간의 상호작용을 실시간으로 단일분자수준에서 관찰, 그 복구기전을 규명했다"고 설명했다.
관찰된 바에 따르면, 손상된 DNA 복구과정은 이렇다. 핵산절단효소가 특정 부위(AP 부위)를 절단함으로써 시작되고 그 후 AP 부위에 강하게 결합해 손상부위로부터 DNA를 빠르게 제거(~ 1초 이내)하며, 단일가닥 DNA의 강성(rigidity)에 의해 최소한의 DNA 틈새 크기로 조절된다.
이번 연구의 결과는 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 7월 14일 온라인 판에 게재됐다.