광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 이광록 생명과학부 교수팀이 DNA 손상복구과정에서 핵심기능을 하는 AP 핵산분해효소 두 가지 활성 결정 작동원리를 단일 아미노산 잔기(폴리펩타이드) 수준에서 규명, 암 치료 등 신약개발 단초를 제공한다고 10일 밝혔다.
AP 핵산분해효소는 암 치료에서 가장 주목받고 있는 효소 가운데 하나다. 많은 암 환자에서 이 효소 돌연변이가 발견됐으며 암 초기에 과발현돼 조기암 발견의 바이오 마커로 사용하고 있다.
연구팀은 AP 핵산 분해효소를 부위 특이적 변이유도 방법과 단일분자 형광 공명 에너지 전이(FRET) 관찰기술을 이용해 AP 내부핵산분해활성과 외부핵산분해활성의 근본적인 작동기전을 분자수준에서 밝혔다.
이를 통해 AP 핵산분해효소 213번째 트립토판과 213번째 페닐알라닌이 AP 자리와 π-상호 작용을 통해 AP 내부핵산분해 활성을 갖는다는 사실을 확인했다. 또 213번째 페닐알라닌은 AP 내부핵산분해 활성에 참여할 뿐만 아니라 해리된 DNA 3말단을 안정화시켜 외부핵산분해 활성 촉매가 일어날 수 있는 구조를 유지하는 것을 규명했다.
연구팀은 외부핵산분해 활성을 나타내기 위해서는 효소의 90번째 아르기닌, 109번째 티로신, 121번째 리신과 153번째 아스파라긴 잔기들이 DNA의 인산기와 상호작용해 DNA 나선구조를 안정화시켜야 한다는 것을 입증했다.
이광록 교수는 “이번 연구는 DNA 손상복구과정에 꼭 필요한 두 가지 핵심 자르기 기능인 외부 및 내부 DNA 절단 원리의 근본적인 기전을 밝혔다”면서 “향후 암 치료, 노화억제 및 유전병 신약개발에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.
이 교수팀이 수행한 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업 및 기초연구실과 지스트의 연구원(GRI) 지원을 받아 이뤄졌다. 관련 논문은 생화학&분자생물학분야 상위 2.6% 논문인 세계적 학술지인 '핵산 연구' 온라인에 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
