[뉴스웍스=문병도 기자] 김정애 한국생명공학연구원 유전체맞춤의료연구단 박사팀과 김재훈 한국과학기술원(KAIST) 교수팀이 후성유전 핵심인자인 히스톤 단백질의 화학적 변성을 조절하는 신규 작용 원리를 규명했다.

후성유전을 결정하는 대표적 인자인 크로마틴 구성 히스톤 단백질의 화학적 변성은 세포 분화와 개체 발생 및 다양한 인간 질환의 진행과 밀접한 관련성이 있다.

크로마틴을 구성하는 4개 대표 히스톤 단백질(H2A, H2B, H3, H4) 중 히스톤 H3의 효소에 의한 촉매반응은 유전체의 발현, 유전체 안정성 유지 및 재조합 조절 등과 같은 핵심적인 유전체 기능 조절에 깊이 관여함이 알려져 있다.

히스톤 H3의 비정상적인 변성은 질환 관련 유전자의 발현 이상을 일으켜서 암과 같은 난치성 질환을 유발하거나, 항암치료 저항성을 야기하는 등의 악성 진행을 촉진할 수 있다.

히스톤 단백질의 화학적 변성을 조절하는 연구가 많은 관심을 받고 있다.

비정상적인 단백질의 생산을 제어하여 세포 분화 및 암을 포함한 난치성 질환을 치료하는 원천기술로 이어질 것으로 기대된다.

연구팀은 세포로부터 직접 분리한 히스톤 단백질 H3의 촉매반응을 조절하는 효소와, 생화학적으로 순수하게 재구성한 크로마틴을 이용하여 세포 내에서 일어나는 히스톤 단백질 변성을 시험관 내에서 재현하고, 분석을 통해 히스톤 단백질의 작용원리를 규명했다.

연구에 사용된 크로마틴을 이용한 시험관 내 히스톤 단백질 변성 반응 유도는 기술적 어려움으로 인해 세계적으로도 구현 가능한 실험실이 소수에 불과하다.

연구팀은 히스톤 H3의 촉매반응이 효소의 구조적인 변성에 의한 것이라는 분자적인 원리를 밝힘으로써 이를 유도하거나 억제하는 물질의 개발을 통해 히스톤 단백질의 변성을 조절할 수 있는 가능성을 확인했다.

한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업 및 삼성전자 미래기술육성재단의 기초과학 지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 생물학 분야의 세계적 저널인 핵산지  지난해 11월 30일자 판에 ‘Breakthrough Article’로 선정, 게재됐다.