한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)이 국제 공동연구로 인체 조직 3차원 게놈 구조 해독에 성공했다.
KAIST는 정인경 생명과학과 교수, 빙 렌 미국 루드윅 암 연구소 교수 공동 연구팀이 인체 27개 부위 3차원 게놈 지도를 분석했다고 24일 밝혔다. 3만 개 가까운 복합 질환 관련 유전 변이 기능을 예측했다.
학계에서는 그동안 알츠하이머병, 파킨슨병, 자가면역질환 등 다양한 복합 질환 원인 규명을 시도해 질환 관련 중요 유전변이를 다수 발견했다. 그러나 대부분 유전변이는 유전자를 발현하지 않는 '비전사 지역'에 존재한다. 1차원에 기반을 둔 기존 유전체 연구로는 이런 유전변이를 설명할 수 없었다.
3차원 게놈 구조 연구가 난제를 해결하는 모델로 떠올랐다. 3차원 게놈 구조로 형성되는 '염색질 고리 구조'가 멀리 떨어진 유전자까지 조절, 비전사 지역 내 유전변이를 발생시킨다는 모델이 여기서 나왔다. 다만 이런 3차원 게놈 구조 연구는 몇 가지 세포주를 대상으로만 국한돼 있고, 질환과 직접 연관된 각 인체 조직을 표적으로 둔 게놈 3차 구조는 규명되지 않았다.
연구팀은 전사촉진 부위만 선택 분석하는 '표적 염색질 3차 구조 포착법'이라 불리는 신규 실험 기법을 활용해 고해상도 3차원 게놈 참조 지도를 작성할 수 있었다.
이 결과 약 90만 개 게놈 3차원 염색질 고리 구조를 발굴하고, 이들 중 상당수가 각 인체 조직 특이적으로 존재한다는 사실도 규명했다.
연구팀은 지금까지 기능이 명확하게 정의되지 않은 2만 7000여 개 이상 질환 연관 유전 변이의 표적 유전자를 정의하고 변이 기능을 예측했다. 각 질환 표적 유전자 유사도를 기반으로 질환과 질환 사이 새로운 관계를 규명했고, 여러 질환에 공통으로 관여하는 신규 분자 기전을 제시했다.
정 교수는 “3차원 게놈 구조 해독을 통해 다수 중요 유전변이를 규명할 수 있다는 것을 보였다”며 “이번 결과는 퇴행성 뇌 질환을 포함해 다양한 복합 질환의 신규 기전을 규명하고, 표적을 발굴하는데 활용될 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
