[KOSEN 동향] 암 돌연변이와 전하-매개 DNA 복구와의 연관성

암 돌연변이와 전하-매개 DNA 복구와의 연관성

Electrical wire properties of DNA linked to cancer


DNA 복구에서 사용되는 과정인 ‘DNA 전하 이동’이 결장암 돌연변이에 의해서 교란된다. 최신 연구가 암 돌연변이와 전하-매개 DNA 복구와의 연관성을 밝혔다.


암으로 이어질 수 있는 DNA 돌연변이를 막기 위한 우리 몸의 지속적인 노력에 가장 큰 도움을 주는 것 중의 하나는 실제로 아주 작은 전자(electrons)이다. 전자가 DNA 손상을 복구하는 단백질에 신호를 줄 수 있다. 구체적으로 이중 나선에 붙은 복구 단백질 사이를 이동하는 DNA를 통한 전자의 이동은 세포가 DNA에서 보통 일어나는 실수를 스캔하는 것을 돕는다.


DNA 전하 이동이라고 알려진 이 생화학적인 과정은 1990년 초에 합성 DNA를 이용한 화학 실험을 통해서 처음으로 밝혀졌다. 세균 DNA 복구 단백질들이 이 전하 이동 화학을 이용할지도 모른다는 증거도 발견되었다. 이제 새 연구는 DNA 전하 이동이 사람 DNA 복구 단백질들에서도 작동하며 이 과정을 교란시키는 것이 암과 연관될 수도 있다는 것을 보였다.


연구자들은 암과 연관된 DNA 복구 단백질에서 돌연변이가 DNA를 통한 전하 이동을 교란시킬 수 있다는 것을 밝혔다. 연구는 이 복구 단백질을 안정화하고 DNA를 통한 장거리 신호전달을 하는 능력을 복구해서 복구 단백질들이 전에 암으로 이어졌던 DNA 돌연변이들을 찾아서 수리할 수 있도록 하는 방법에 대해 생각하는데 한 가지 전략을 제공한다.


연구진은 동료로부터 암 환자 가족에서 확인된 MUTYH라고 불리는 DNA 복구 단백질에서의 독특한 돌연변이에 대해서 연락을 받고 DNA 전하 이동과 암 사이의 연관성을 살피기 시작했다. 결국 그들은 C306W라고 불리는 돌연변이가 정상적으로 그 단백질 안에 철-황 클러스터를 가지는 DNA 복구 단백질의 일부에 영향을 준다는 것을 알아냈다.


MUTYH 복구 단백질에서 다른 돌연변이들은 이전에 암과 연관된 적이 있지만, 돌연변이가 단백질에서 철-황 클러스터와 연관된 것은 이번이 처음이다. 이 철-황 클러스터는 복구 단백질이 DNA 전하 이동 화학을 수행하는 중심에 있기 때문에 중요하다.


DNA 전하 이동은 DNA를 수리하는데 이용된다. 다양한 DNA 복구 단백질이 이중 나선의 다른 위치에 결합한다. 이중 나선이 마치 전선처럼 DNA를 통해서 전자들이 한 단백질에서 다른 단백질로 이동한다. DNA가 손상 없이 온전하면 전자는 통과해서 다음 복구 단백질에 도달하고 그것이 DNA 가닥에서 떨어지도록 신호를 보낸다. 그러나 도중에 손상이 있다면 전자는 다음 DNA 복구 단백질에 도달하지 못한다. 복구 단백질은 DNA에 붙어 있게 되고 손상에 점점 더 가까워진다. 전기기사가 전선에서 끊어진 부분을 찾는 것과 같다.


DNA 복구 단백질들은 DNA를 따라 미끄러지면서 돌연변이를 스캔할 수 있다. DNA 손상은 그 ‘전선’을 끊어서, 전자가 다음 단백질에 도달할 수 없게 한다.


DNA 복구 단백질에 있는 철-황 클러스터는 전자의 공급원이다. 단백질들이 이 클러스터를 통해서 전자를 얻었을 때 DNA에 대한 친화도가 낮아져 DNA로부터 떨어진다. 단백질이 전하를 잃었을 때 DNA에 대한 친화도가 늘어난다. 전하를 잃고 얻는 과정은 산화-환원 화학반응으로 알려져 있다. 이 가역적인 산화-환원 화학반응은 DNA에 대한 단백질의 결합을 통제하는 온-오프 스위치처럼 가동한다.


연구에서 과학자들은 복구 단백질 MUTYH에서 C306W 돌연변이가 철-황 클러스터가 산소에 노출되었을 때 파괴되도록 하는 일련의 전기화학적인 실험을 했다. 일단 파괴되면 MUTYH 복구 단백질은 그 일을 할 수 없다.


이런 종류의 연구는 암 환자나 맞춤 의학을 위한 유용한 진단법으로 이어질 수 있을 것이다. C306W 외에도 암 환자에서 비슷하게 이 전하 이동 과정을 교란하는 다른 돌연변이들이 있을지도 모른다.


관련연구자: Jacqueline K. Barton

관련기관: California Institute of Technology

본문키워드(한글): 암, DNA 전하 이동, DNA 복구 단백질, 돌연변이, 산화-환원 화학반응, 전자

본문키워드(영문): cancer, DNA charge transport, DNA repair proteins, mutations, redox chemistry, electrons, MUTYH, C306W

국가: 미국

원문출판일: 2018-06-18

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180618113017.htm