IBS, 예쁜꼬마선충 유전체 분석해 규명…"암 진단·치료법 개발 기여"

DNA 손상물질 종류에 따라 생성되는 돌연변이 시그니처 양상. DNA 손상물질의 종류에 따라 각기 다른 돌연변이 시그니처가 일어남을 알 수 있다. 예를 들어 아플라톡신에 노출되는 경우 C>T 염기치환(시토신(C)에서 티민(T)으로의 염기 서열 변화)가 일어나는 반면, 감마선에 노출되면 T>A, T>C 변화 등 다양한 종류의 돌연변이가 생겨날 수 있다. IBS 제공

암을 일으킨 원인물질과 손상된 디옥시리보핵산(DNA) 복구 기능을 찾아 암 진단과 치료를 도울 기반이 마련됐다.

기초과학연구원(IBS)은 유전체 항상성 연구단 안톤 가트너 부연구단장 연구팀이 발암 물질로 인한 DNA 손상과 DNA를 복구하는 기제가 돌연변이의 종류를 결정한다는 사실을 확인했다고 8일 밝혔다.

유전 정보를 담고 있는 DNA는 자외선, 화학물질, 방사능 등 외부 자극에 노출되면 손상이 일어난다.

우리 몸은 망가진 DNA를 고치기 위해 'DNA 복구' 기능을 작동시키는 데, 이 같은 DNA 복구 기능에 문제가 생기면 돌연변이가 세포에 축적돼 암을 유발하게 된다.

이처럼 DNA 손상에 의해 염기서열에 변화와 손실이 생긴 것을 '돌연변이 시그니처'라고 부른다.

연구팀은 인체와 유사한 예쁜꼬마선충 모델에 대한 유전체 분석을 통해 DNA를 손상하는 물질과 고장 난 DNA 복구 기능의 종류에 따라 돌연변이 시그니처 양상이 달라진다는 것을 확인했다.

정상 예쁜꼬마선충과 손상된 DNA 복구기능을 가진 예쁜꼬마선충에 DNA 독성 물질을 노출시켜 비교한 결과. 연구진은 정상 예쁜꼬마선충(위)과 DNA 복제과정에서 중요한 역할을 하는 Polk DNA 복구 기능에 결함이 있는 예쁜꼬마선충(아래)에 독성물질 MMS(메틸-메탄 술폰산염)을 노출시켰다. 그 결과 DNA 복구 기능에 문제가 있는 꼬마선충에서 T>A 염기치환이 30배 증가했다. DNA 손상 요인의 종류뿐 아니라 DNA 복구 기능이 돌연변이 발생에 중요한 요인이라는 의미다. IBS 제공

안톤 가트너 IBS 유전체 항상성 연구단 부연구단장. IBS 제공

예쁜꼬마선충은 몸길이 1mm 정도의 선충류로, 배양하기 쉽고 사람과 유전 정보 특성이 닮아 실험동물로 널리 활용된다.

연구팀은 우선 생명체를 구성하는 게놈 전체의 염기 서열을 분석해 예쁜꼬마선충 2700여 마리의 유전체를 분류했다.

이어 12가지 DNA 독성물질을 각각 8종류의 DNA 복구 기능이 손상된 꼬마선충에 노출했다.

그 결과 간암을 일으키는 발암물질인 '아플라톡신'에 노출하면 시토신(C) 염기가 티민(T) 염기로 치환되지만, 감마선에 노출되면 티민(T)이 아데닌(A)이나 시토신(C)으로 치환되는 것으로 나타났다.

또 같은 발암물질에 노출되더라도 DNA 복구 기능에 결함이 있는 꼬마선충은 정상인 대조군에 비해 돌연변이 시그니처의 발생이 급격히 증가했다.

안톤 가트너 부연구단장은 "돌연변이 시그니처를 분석하면 어떤 물질로 인해 암이 유발됐는지, 어떤 DNA 복구 기능이 손상됐는지 알아낼 수 있다"며 "암 진단과 치료법 개발에 기여할 것"이라고 말했다.

영국 던디대학교, 유럽 분자생물연구소, 영국 웰컴 트러스트 생어 연구소와 공동으로 진행한 이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 지난달 1일 자 온라인판에 실렸다.

송현수 기자 songh@busan.com

송현수 기자 songh@busan.com