세포 삼투압을 조절하는 단백질이 암이나 노화를 억제하는 데도 관여한다는 사실을 울산과학기술원(UNIST) 연구팀이 밝혀냈다. UNIST에 따르면 권혁무, 이자일, 명경재 교수 연구팀은 'TonEBP'(톤이비피) 단백질이 DNA의 이상 구조인 'R-루프'(R-loop)를 제거하는 데 관여한다는 사실을 규명했다.
R-루프는 전사(transcription·DNA를 주형틀로 하는 RNA가 합성되는 것) 과정에서 DNA 이중나선 구조가 일시적으로 벌어지면서 생기는 고리 모양 구조체다.
R-루프가 제때 없어지지 않고 축적되면 DNA 복제에 이상이 생기고 암이나 노화 현상이 촉진되는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 세포를 관찰하던 중 R-루프가 생성된 곳에 TonEBP 단백질이 공존한다는 것을 발견하고, 이 둘 간의 상관관계를 살피기 시작했다.
연구 결과 TonEBP 단백질은 R-루프를 인지한 후 RNA 제거 효소를 R-루프 쪽으로 끌어오는 과정을 활성화하는 것으로 나타났다.
R-루프는 벌어진 한 쌍의 DNA 가닥 중 한 가닥 위에 전사를 통해 합성된 RNA가 붙여진 구조인데, 이 RNA 가닥이 제거되면 DNA 가닥이 평상시 안정한 이중나선 구조(실 두 개가 꼬여 있는 형태)로 봉합된다. 연구팀은 TonEBP 단백질이 RNA 제거를 촉진하는 구체적인 과정을 규명했다.
TonEBP 단백질이 DNA에 형성된 R-루프를 인식해 찾은 후 RNA의 메틸화를 돕는 효소인 METTL3(엠이티티엘쓰리)와 결합해 메틸화 반응을 촉진한다.
메틸화 반응은 RNA의 특정 부위에 메틸 작용기가 붙은 과정인데, 이 반응은 RNA 제거 효소를 R-루프로 유인하게 된다.
연구팀은 TonEBP 단백질이 R-루프를 찾아가는 방식도 밝혀냈다.
TonEBP 단백질은 R-루프에 바로 결합하거나 DNA 가닥 위를 타고 이동하다가 R-루프를 인식하는 두 가지 방식 모두를 이용해 30억 개 염기쌍으로 구성된 사람의 DNA에서 R-루프를 빠르게 발견한다.
연구팀은 DNA 위를 이동하는 단백질의 움직임을 실시간으로 볼 수 있는 특수 기법인 'DNA 커튼' 기법을 사용했다.
연구는 국제 학술지인 '뉴클레인 에시즈 리서치'(Nucleic Acids Research)에 11일 자로 온라인 게재됐다. 연구 수행은 한국연구재단, 기초과학연구원(IBS), 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 이뤄졌다.