암 유발 이음새 DNA 변형 메카니즘 규명

포항가속기연구소 진경식 박사 연구

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 포항방사광가속기를 이용해 암 유발 DNA 변형 구조를 알아냈다.

한국연구재단은 포항가속기연구소 진경식 박사 연구팀이 암과 같은 질병을 유발할 수 있는 이음새 DNA의 구조변형 과정을 규명했다고 16일 밝혔다.

이음새 DNA는 통상 이중나선구조 모양을 갖는 1차원 DNA가 인위적으로 변형된 3, 4, 5개 혹은 6개의 팔을 가진 2차원 형태의 DNA로 유전자 복제나 손상치유과정, 재조합 과정 등에서 중요한 중간구조체로 주목받고 있다.

연구를 통해 향후 비정상 유전자를 정상 유전자로 바꾸는 DNA 손상복구와 이를 응용한 암치료 연구 등 이음새 DNA의 구조와 기능을 이용한 연구에 진전을 가져올 것으로 기대된다.

이번 연구는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 일반연구자지원사업의 지원으로 수행돼 연구결과는 네이처가 발간하는 사이언티픽 리포트지 지난달 15일자 온라인판에 게재됐다.

복제, 손상 치유 및 재조합 과정에서 이음새 DNA의 구조와 기능을 알기 위해 원자간력 현미경(AFM), 형광공명에너지전달분광학(FRET) 기법 등이 이용되고 있지만 시료의 고정이나 화학적 처리과정으로 인체 내 상태에서의 사실적인 구조를 얻는데 한계가 있었다.

연구팀은 X-선 산란을 이용해 인체 내 환경과 같은 용액 상태에서의 이음새 DNA의 3차원 구조를 들여다보는데 성공했다.

상온에서 이중나선형 구조를 가지는 이음새 DNA가 온도가 높아지면서 염기간 수소결합 파괴와 응집현상으로 불규칙 단일가닥으로 풀어지는 등 실시간 변화를 규명하고 이 과정에서 새로운 형태의 DNA 구조가 생체 내에 존재할 수 있다는 것을 밝혀냈다.

실험에는 포항방사광가속기 소각 X-선 산란 빔라인을 이용했다.

포항방사광가속기는 전자를 빛의 속도로 가속시켜 만든 방사광으로 기초․응용과학 및 공학 등 다양한 실험을 수행할 수 있다.

이번 연구결과는 X-선 산란을 통해 전체적인 DNA의 크기와 모양 정보 뿐 아니라 DNA 나선의 방향이나 접힘 등 내부구조에 대한 정보를 얻을 수 있어 가능했다.

X-선 산란을 이용하면 DNA를 결정화하지 않고 생체환경과 최대한 비슷한 상태에서 DNA 외부구조를 볼 수 있는데다 X-선 회절을 이용해 내부구조도 볼 수 있다.

진 박사는 “이번 연구결과가 DNA 치료 뿐만 아니라 DNA 자기조립, 나노공학 분야 분석 및 평가 기술 개발에 실마리를 제공할 것으로 기대한다”고 밝혔다.