후성유전 조절하는 핵심 분자 기전 찾아냈다


국내 연구팀, 줄기세포 분화 조절 등 응용 가능

[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 세포 분화 등에 중요한 후성유전을 정교하게 조절하는 신규 분자생물학적 원리와 그 과정을 알아냈다. 후성유전학적 조절은 암 질환을 비롯한 대부분의 질병 발생에 있어 주요한 원인이 되기도 한다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 김세윤, 이대엽 교수(카이스트) 연구팀 등이 동물세포에 존재하는 이노시톨 폴리인산 인산화(IPMK) 효소에 의해 후성유전학적 조절이 가능함을 규명했다.

이노시톨 폴리인산 인산화(IPMK) 효소는 이노시톨 인산을 생합성하는 핵심 효소로써 세포의 대사와 성장 등을 조절하는 것으로 알려져 있다.

야생형 줄기세포에서는 IPMK-SWI/SNF 결합에 의해 유전체의 특정 크로마틴에 적절하게 작용가능하다(위). IPMK 제거 줄기세포에서는 SWI/SNF 단백질 복합체가 크로마틴 접근성에 장애가 발생해 정상적 후성유전 조절이 실패했다(아래). [사진=한국연구재단]

후성유전은 세대 간 유전정보를 전달함에 있어 DNA 염기서열의 변화 없이 세포와 개체 간 차이에 따라 유전자 발현을 조절하는 연구 분야이다. 세포 분화와 같은 다양한 생명현상이 후성유전에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다.

후성유전과 관련한 이노시톨 대사는 동물세포를 포함한 진핵세포의 활성조절에 있어 반드시 필요한 시스템이다. 이노시톨 대사는 생체 내에서 합성, 분해되는 이노시톨 대사체들을 통해 다양한 진핵세포의 기능과 활성을 조절한다.

특히 SWI/SNF(크로마틴의 구조적 변형을 유도해 유전자 발현을 조절하는 대표적 후성유전 조절성 단백질 복합체) 복합체는 진핵세포(핵을 가지고 있는 세포)의 크로마틴(진핵세포 내 존재하는 히스톤과 DNA의 결합체) 리모델링을 통한 후성유전 조절의 핵심적 역할을 수행한다.

연구팀은 이노시톨 대사를 관장하는 IPMK 효소와 SWI/SNF 후성인자가 서로 결합함으로써 유전자 발현과 세포 정체성을 제어한다는 작동원리를 규명했다.

IPMK 효소 단백질은 이노시톨의 다양한 대사에 관여하는 신호전달 인자이다. 세포 내 기능에 대해서는 많이 알려진 바가 없었다.

연구팀은 IPMK 단백질이 직접 SWI/SNF 후성인자와 결합할 뿐만 아니라 특정 크로마틴을 인식하는 과정에 있어 핵심적 조절작용을 함으로써 SWI/SNF 후성인자에 기반한 정교한 유전자 발현조절에 이바지한다는 것을 찾아냈다.

이번 연구(논문명: Inositol polyphosphate multikinase physically binds to the SWI/SNF complex and modulates BRG1 occupancy in mouse embryonic stem cells)는 세포 정체성과 유전자 발현 조절을 시스템적으로 이해하는데 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

연구 성과는 국제학술지 ‘이라이프(eLife)’5월 12일자에 실렸다.

/세종=정종오 기자(ikokid@inews24.com)







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