히스톤 단백질의 화학적 변성 조절 원리 규명… 난치성 질환 치료 기대감 커져

김정애 생명연 박사·김재훈 KAIST 교수 연구팀 성과

김정애 한국생명공학연구원 박사.

김정애 한국생명공학연구원 유전체맞춤의료연구단 박사팀과 김재훈 KAIST 교수팀이 후성유전 핵심인자인 히스톤 단백질의 화학적 변성을 조절하는 신규 작용 원리를 규명했다. 향후 히스톤 단백질의 변성을 표적으로 하는 후성유전을 제어하는 물질 및 기술 개발에 기여를 할 것으로 예상된다.

이번 연구 성과는 한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업 및 삼성전자 미래기술육성재단의 기초과학 지원사업의 지원으로 수행됐고, 생물학 분야의 세계적 저널인 핵산지 11월 30일자 판에 '브레이크스루 아티클'로 게재됐다.

후성유전을 결정하는 대표적 인자인 크로마틴 구성 히스톤 단백질의 화학적 변성은 세포 분화와 개체 발생 및 다양한 인간 질환의 진행과 밀접한 관련성이 있다.

연구팀은 세포로부터 직접 분리한 히스톤 단백질 H3의 촉매반응(메틸화)을 조절하는 효소와 생화학적으로 순수하게 재구성한 크로마틴을 이용해 세포 내에서 일어나는 히스톤 단백질 변성을 시험관 내에서 재현하고 분석을 통해 히스톤 단백질의 작용원리를 규명했다. 연구에 사용된 크로마틴을 이용한 시험관 내 히스톤 단백질 변성 반응 유도는 기술적 난이도로 인해 세계적으로 구현 가능한 실험실이 소수에 불과한 것으로 알려졌다.

실험을 통해 히스톤 H3의 촉매반응(메틸화)이 효소의 구조적인 변성에 의한 것이라는 분자적인 원리를 밝힘으로써 이를 유도하거나 억제하는 물질의 개발을 통해 히스톤 단백질의 변성을 조절할 수 있는 가능성을 확인한 것이다.

연구가 향후 더 진전되면 단백질의 생산을 제어해 세포 분화 및 암을 포함한 난치성 질환을 치료하는 원천기술로 이어질 것으로 전망된다.

김정애 박사는 "이번 연구성과는 유전체 기능 조절에 핵심적인 H3 메틸화라는 후성유전인자를 가역적으로 조절할 수 있는 표적을 규명한 것"이라며 "H3 메틸화 제어를 통해 줄기세포 분화나 암세포 분화 및 역분화를 통해 조절되는 다양한 질환 치료제 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대한다"고 밝혔다.
한윤창 기자 storm0238@