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[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국연구재단(NRF)은 성균관대학교 의학과 김경규 교수팀이 배상수 교수(한양대 화학과), 박진주 교수(GIST 화학과) 연구팀과 함께 세포 내 새로운 DNA 구조(AC-motif)가 존재하며 이 구조가 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 6일 밝혔다.
세포의 모양, 특징 및 기능은 각 세포에서 어떤 유전자들이 발현되고 있느냐에 따라 결정된다.
지난 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 세포의 유전정보를 저장하는 DNA가 이중나선 형태의 B형 DNA라는 것을 밝힌 공로로 1962년 노벨 생리의학상을 수상했다.
특히 60억 염기로 된 사람 유전체를 구성하는 DNA는 주변 환경, 세포 작용, 염기서열 등에 따라 이중나선 외 다양한 구조를 가질 것으로 예측되고 있다.
하지만 이러한 염기서열과 외부환경 변화에 따른 핵산구조변화가 세포의 기능에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 많이 이루어지지 않았고 많은 부분이 베일에 싸여 있다.
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 아데닌과 사이토신이 반복되는 염기서열이 마그네슘 존재 하에 4중 나선구조를 갖는다는 것을 발견했다.
연구과정을 보면 아데닌과 사이토신이 반복되는 여러 종류의 올리고뉴클레오타이드를 합성하고 이들의 삼차구조 형성 및 금속이온의 영향을 분석했다.
이 과정에서 원편광이색 분광분석법(CD spectroscopy), 자기공명분광분석법(Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy), 형광분광분석법(Fluorescence spectroscopy), 분자동력학 계산법 등을 이용해 AC-motif가 두 쌍의 이중나선이 엇갈린 4중 나선구조를 갖는다는 것을 확인했다.
이어 이 4중 나선구조에 의해 유전자 발현이 조절될 수 있음을 규명했다.
이 연구결과에 의하면 연구팀이 명명한 새로운 DNA 구조(AC-motif)가 CDKL3라는 발암유전자의 발현을 조절할 수 있음을 세포실험과 유전체 교정기술을 이용해 알아냈다.
연구 관계자는 “AC-motif 같은 DNA 구조가 유전자 발현을 조절함을 규명함으로써 유전자발현조절의 새로운 원리를 제시한 데 더해 질환 관련 유전자 발현을 제어하는 신약 발굴 연구의 실마리가 될 것으로 기대된다”고 말했다.
이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 삼성미래기술육성재단 등의 지원으로 수행됐고 핵산분야 국제학술지 뉴클릭 액시드 리서치(Nucleic Acids Research)에 9월 1월 게재됐다.
