▲ KRISS 연구진이 검출한 DNA 손상조각을 분석하고 있다. (左부터) 송윤주 학생연구원, 최준혁 책임연구원, 김근회 UST 학생연구원

국내 연구진이 노화 및 암을 유발하는 손상된 DNA 조각의 체내 분해 요인인 ‘TREX1 단백질’을 발견해, 향후 개인 맞춤형 암 치료연구에 기여할 전망이다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 체내에서 DNA 손상조각을 분해시키는 단백질을 발견하고 이를 시험관에서 증명하는 데 성공했다고 12일 밝혔다.

세포 내 DNA는 자외선·흡연 등의 발암물질과 체내 대사물질로 인해 지속적인 손상을 입는다. 그럼에도 DNA 내 유전정보가 보존되는 것은 세포가 손상된 DNA를 복구하는 시스템이 존재하기 때문이다. 세포의 DNA 복구가 원활하지 않으면 DNA 손상이 누적돼 노화나 암을 포함한 심각한 질환이 발생할 수 있다.

DNA 복구 과정에서 발생하는 DNA 손상조각은 염증이나 부적절한 면역반응을 일으켜 질병을 유발할 수 있으며 시간이 지나면 체내에서 점차 감소한다. 그동안 극미량 DNA 조각을 분석할 수 있는 기술이 없어 감소 원인을 알 수 없었다.

KRISS 연구진은 자체 기술력을 통해 특정 단백질이 DNA 손상조각의 분해에 기여한다는 것을 최초로 밝히고 이를 시험관에서 증명해냈다.

연구진은 TREX1 단백질이 많아지면 DNA 손상조각이 크게 감소한다는 점을 밝혀냈다. 또한 세포에서 DNA 손상조각이 감소하기 전에 대량으로 분리·정제해 시험관 내에서 TREX1 단백질이 DNA 손상조각을 분해한다는 것을 증명했다.

KRISS 바이오분석표준그룹 최준혁 책임연구원은 “DNA 조각들은 적절히 조절되지 않을 시 암세포 내에서 항암치료에 내성을 유발한다. 이번 연구성과는 항암치료 연구에 유용한 정보가 될 것”이라고 말했다.

KRISS에서 자체 개발한 세계 최고 수준의 극미량 DNA 손상조각 측정기술이 있었기에 이번 연구 성과가 가능했다. KRISS는 2015년 최초로 각종 발암물질로 인해 발생하는 DNA 손상조각 검출에 성공했다.

또한 해당 기술을 고도화해, 현재는 DNA 손상 후 3분 이내에 발생하는 DNA 손상조각도 정밀하게 분석할 수 있고, 검출에 필요한 시료의 양도 이전 대비 약 10분의 1로 줄여 10 피코그램 수준의 극히 적은 시료에서도 분석 가능하다.

이 기술을 활용하면 개인별 DNA 복구 활성도를 직접적으로 상호 비교할 수 있어, 암 발생 위험도 혹은 항암치료 효과 등을 산출해 개인 맞춤형 암 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 전망된다.

향후 KRISS는 극미량 DNA 손상조각 측정기술을 한층 더 발전시켜 임상 적용을 위한 발판을 마련할 계획이다.

한편, KRISS 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행한 이번 연구의 성과는 생명과학분야 저명 학술지인 핵산 연구(Nucleic Acids Research, IF 16.97, 주/교신저자)에 4월 22일자로 게재됐다.

또한 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛낸 사람들’ 논문으로 선정됐다. 최준혁 박사가 지도한 UST 석사과정 김선희, 김근회 학생이 논문 주저자로, 미국 라이트 주립대 켐프(Kemp) 교수가 공동교신저자로 참여했다.