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KAIST, 암 발생·전이 '유전자 발현 조절 원리' 규명했다

등록 2025.01.22 16:51:13

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김세윤·이광록·조원기 교수, SRF 전사인자 조절의 새 분자기전

이노시톨 대사 효소에 의한 세포 및 개체 항상성 조절 원리

세포 증식 및 사멸, 암 질환치료에 속도, 국제학술지 게재

[대전=뉴시스] KAIST가 동물세포의 핵심 전사인자인 SRF 단백질이 IPMK 효소와 직접 결합, 구조적 변화를 거쳐 DNA 결합능력을 얻고 전사 활성화를 통해 동물세포의 성장과 분화 등을 정교하게 조절한다는 사실을 규명했다. 사진은 연구 모식도.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] KAIST가 동물세포의 핵심 전사인자인 SRF 단백질이 IPMK 효소와 직접 결합, 구조적 변화를 거쳐 DNA 결합능력을 얻고 전사 활성화를 통해 동물세포의 성장과 분화 등을 정교하게 조절한다는 사실을 규명했다. 사진은 연구 모식도.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내연구진이 유전자 발현 조절 단백질의 핵심 발현 네트워크를 발견해 암 치료 등 혁신적인 치료기술 개발에 속도가 붙게됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 김세윤·이광록·조원기 교수 공동연구팀이 동물세포의 유전자 발현을 조절하는 핵심적인 원리를 규명했다고 22일 밝혔다.

이번에 연구팀은 이노시톨 대사 시스템의 핵심효소인 'IPMK' 단백질이 동물세포의 핵심 유전자 발현 네트워크의 중요한 전사활성화 인자로 작용한다는 사실을 확인했다.

연구팀에 따르면 이노시톨 대사 효소에 의해 만들어지는 이노시톨 인산 대사체는 진핵세포의 신호전달시스템에 필요한 다양한 이차신호 전달물질로 작용하며 암, 비만, 당뇨, 신경계 질환들에 폭넓게 관여한다.

포도당과 유사한 영양소로 알려진 이노시톨 대사반응에 핵심적으로 작용하는 효소인 IPMK 단백질(inositol polyphosphate multikinase)은 유전자 발현을 직접적으로 조절하는 기능을 갖고 있다.

IPMK 효소는 동물세포의 대표적인 전사인자인 혈청반응인자(SRF)에 의한 유전자 전사과정에 중요하다고 보고됐으나 작용하는 기전에 대해선 알려진게 없다.

SRF 전사인자는 최소 200~300여개의 유전자 발현을 직접적으로 조절하는 단백질로 동물세포의 성장과 증식, 세포 사멸, 세포의 이동성 등을 조절하며 심장과 같은 장기 발생에 필수적이다.

공동연구팀은 IPMK 단백질이 SRF 전사인자와 직접적으로 결합한다는 사실을 발견하고 이를 통해 SRF 전사인자의 3차원적 단백질 구조를 변화시킨다는 것을 밝혀냈다.

연구팀은 "IPMK 효소에 의해 활성화된 SRF 전사인자를 통해 다양한 유전자들의 전사과정이 촉진된다는 것이 확인됐다"며 "이는 IPMK 단백질이 SRF 전사인자의 단백질 활성을 높이는 데 반드시 필요한 조절스위치와 같은 역할을 수행하는 것임을 규명한 것"이라고 설명했다.

또 연구팀은 IPMK 효소와 SRF 전사인자 사이의 직접적인 결합에 문제가 발생할 경우 SRF 전사인자의 기능과 활성이 낮아져 유전자 발현에 심각한 장애가 발생한다는 사실도 최종 검증했다.

이어 SRF 전사인자가 갖는 비정형 영역(IDR)이 중요한 조절부위라는 점을 밝혀 비정형 단백질의 생물학적 중요성을 제시했다. 보통 단백질은 접힘을 통해 고유의 구조를 나타내지만 비정형 영역을 포함하게 되는 경우에는 특정한 단백질 구조가 관찰되지 않아  비정형 단백질의 기능에 학계가 주목하고 있다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '핵산 연구(Nucleic Acids Research)' 온라인판에 지난 7일 게재됐다.(논문명:Single-molecule analysis reveals that IPMK enhances the DNA-binding activity of the transcription factor SRF)

김세윤 교수는 "이번 연구는 이노시톨 대사 시스템의 핵심 효소인 IPMK 단백질이 동물세포의 핵심 유전자 발현 네트워크의 중요한 전사 활성화 인자임을 증명하는 핵심 메커니즘을 제시한 중요한 발견"이라며 "SRF 전사인자로부터 파생되는 다양한 암의 발생과 전이, 줄기세포로부터 조직분화 및 발생 등을 근본적으로 이해해 혁신 치료기술 개발에 활용될 수 있다"고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]

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