| 초록 |
□ 연구개요 사람의 유전자, 즉 DNA는 다양한 요인들에 의해 손상 되는데, 이러한 DNA의 손상이 정상적으로 복구되지 않으면, 암과 같은 심각한 질병을 유발하거나 노화를 촉진하기 때문에, DNA 손상복구는 유전체의 항상성을 통한 개체유지에 중요하다. 사람의 DNA는 세포 핵 내에서 히스톤 단백질에 감겨 nucleosome 형성을 통해 조밀한 크로마틴 구조로 존재한다. 이러한 크로마틴은 물리적으로 손상복구 단백질들의 접근을 어렵게 하여 DNA 손상복구를 저해한다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 크로마틴 구조에서 DNA 손상복구 단백질들이 어떻게 DNA 손상부위를 찾고, 이를 복구하는 가를 실시간 단분자 이미징 기술인 DNA 커튼을 사용하여 밝히고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 과제의 최종연구목표는 “단분자 융합 이미징 기술인 DNA 커튼을 이용하여 nucleosome 혹은 크로마틴에서 DNA 손상복구 기작을 밝히는 것”이다. 이를 위하여, 1) DNA커튼 시스템을 구축하고, 2) 히스톤 단백질을 정제하여 in vitro에서 크로마틴 구조를 형성하고, 3) 사람의 DNA 손상복구 단백질을 정제하는 것을 세부목표로 설정하였다. 본 연구에서는 위의 세 가지 세부목표를 성실하고 성공적으로 수행하였다. 무엇보다 DNA 커튼 시스템을 성공적으로 구축하여, 다양한 DNA 손상복구 메커니즘을 연구하고 있으며, 모든 히스톤 단백질들을 정제하여 in vitro에서 크로마틴을 재형성하고, 이를 DNA 커튼으로 관찰하였다. 특히, nucleosome을 형성하는 히스톤 chaperone에 대한 연구를 수행하였다. 마지막으로 사람의 nucleotide excision repair(NER) 단백질인 XPC-RAD23B를 정제하여, 어떻게 XPC-RAD23B가 염기쌍 손상부위를 DNA 위에서 1차원 확산, 특히 hoppig을 통해서 탐색한다는 것을 밝혔다. 결론적으로, 계획한 연구목표 대부분을 성공적으로 달성하였으며, 본 연구를 통해서 얻은 성과는 세계적인 학술지인 Nucleic Acids Research(IF: 11.147)과 Nature Communications(11.880)에 개재되었다. □ 연구개발결과의 중요성 본 연구를 통해서 DNA 손상복구 과정에서 손상복구 단백질이 세포 핵 내부에서 어떻게 손상부위를 탐색하고 인식하는 가에 대한 분자기전을 밝혔다. DNA 손상부위의 탐색은 손상복구에서 병목과정이기 때문에, 이러한 탐색 기전을 밝힘으로써, 어떻게 DNA 손상을 빠르고 정확하게 복구하는가를 이해할 수 있다. 이러한 분자 기전은 앞으로 암을 비롯한 여러 유전 질환들의 치료를 위한 분자생물학적인 토대가 제공할 것이다. 한편, nucleosome과 크로마틴 구조는 DNA 손상복구 뿐만 아니라 DNA 복제, 유전자 발현, 재조합 등 DNA 대사과정(DNA metabolism)에 관여한다. 나아가 본 연구에서 사용된 실시간 단분자 이미징 기술은 최첨단 기술로 앞으로 수많은 생체분자들 사이의 상호작용을 연구할 수 있을 리가 생각한다. 따라서 본 연구를 통한 in vitro에서 크로마틴을 형성하고, 이를 이미징하는 것은 DNA 대사과정 뿐만 아니라 후생유전학 연구의 새로운 장을 열 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
