스마트이미지 제공핵산에 결합해 구조변화를 유발하는 대표적 항암제 시스플라틴의 새로운 비밀이 밝혀졌다.
인체 내 세포의 성장과 사멸은 크로마틴 구조가 느슨해지고 팽팽해지는 가역적인 새단장(리모델링) 과정을 통해 조절되는데, 항암제 시스플라틴이 마치 접착제 처럼 작용해 크로마틴의 변화를 막아 항암효과를 낸다는 사실이 새롭게 밝혀졌다.
크로마틴은 인체 DNA는 세포 내에 히스톤 단백질 복합체에 감겨 염주 목걸이 형태를 띠는데 이러한 DNA단백질이 복합된 상태로 염색질이다. 크로마틴은 세포내 핵속에 존재하며 고도로 압축돼 눈에 보이지 않는다.
크로마틴 구조의 고정을 통한 시스플라틴의 항암 효과를 설명하는 물리적 모델. 고려대 홍석철 교수 제공 (A) 자석 구슬에 부착된 단일 크로마틴 분자의 개략도 (B) 인가된 힘과 고농도 염에 의해 붕괴되는 정상 단일 크로마틴 분자 (C) 시스플라틴 결합에 의해 비가역적으로 고정된 단일 크로마틴 분자. 고려대학교 홍석철 교수 제공고려대 물리학과 홍석철 교수와 기초과학연구원 분자분광학 및 동력학 연구단이 시스플라틴의 작용원리를 분자수준에서 규명해 냈다. 연구결과는 국제학술지 뉴클레익 에시즈 리서치에 게재됐다.
연구팀은 세포 내에 존재하는 DNA는 대부분 크로마틴 형태로 존재한다는 점에 주목, 크로마틴이 시스플라틴의 중요한 표적일 수 있다는 가능성을 바탕으로 시스플라틴이 크로마틴과 결합했을 때 크로마틴의 물성 변화를 분자 수준에서 정밀하게 측정했다.
그 결과 용수철처럼 가역적으로 새단장(리모델링) 되는 '크로마틴이 시스플라틴과 결합할 때 영구적으로 탄력성을 잃는 것'을 확인했다. 결합체는 강하게 잡아당기는 물리적인 자극이나 고농도의 소금물 같은 화학적 자극에도 반응하지 않는 것으로 나타났다.
고려대학교 물리학과 홍석철 교수. 연합뉴스연구팀이 시스플라틴 작용을 관측하는데 사용한 방법은 자성트위저란 장비를 이용하는 것이었다. 자성트위저는 단일 생체 분자 물성 측정 및 제어를 위해 개발된 장비다. 자석 간 인력을 이용해 자석을 부착한 생체 분자에 힘을 가하는 방식으로 설계되어 있어 자석에 의한 힘이 공간적으로 균일하고 대단히 안정적인 용이한 장점이 있다.
연구팀은 실제 생체 환경에서 시스플라틴이 크로마틴을 표적으로 하여 강력한 항암효과를 낸다는 것을 확인했다. DNA 표적 기반 항암제의 개발과 효능 측정 장비로서 자성트위저를 제안한 연구는 세종대학교 이남경 교수, 한국과학기술원의 김재훈, 송지준 교수팀, 고려대학교 김준곤 교수팀의 협업 성과다.
고려대 홍석철 교수는 "이번 연구의 성과는 시스플라틴의 약리적 표적이 순수한 DNA라기보다는 보다 응축된 상위 구조인 크로마틴 형태일 수 있음을 제안한 것에 의의가 있다" 며, "DNA를 표적으로 하는 다양한 항암제의 효능 측정과 작용원리 규명 및 강력한 항암제 디자인의 실마리가 될 것으로 기대된다" 고 밝혔다.