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암 치료를 혁신할 DNA 복구 시스템
고동탄(bourree@kakao.com) 기자 입력 2025년 07월 31일 11:17분988 읽음
새롭게 발견된 세포 메커니즘을 묘사한 예술가의 작품. 단백질 방울이 DNA 복구 오류에 특히 취약한 유전체 영역을 보호하는 역할을 한다.

세포 내부에서 DNA가 손상되면 재앙을 초래할 수 있으며, 특히 복구가 어려운 유전체 영역에서 손상이 발생하면 더욱 그렇다. USC 도른사이프 문리대학의 과학자 아이린 키올로와 키아라 메리글리아노는 오랫동안 세포핵 안팎으로 분자를 운반하는 데 도움을 주는 것으로 알려진 Nup98이라는 단백질이 또 다른 놀라운 역할을 한다는 사실을 발견했다. 바로 세포의 가장 섬세한 복구 과정을 유도하고 암으로 이어질 수 있는 유전적 오류의 위험을 줄이는 것이다. 이들의 연구 결과는 모렉큘러 셀(Molecular Cell)지에 게재되었다.

미국 국립보건원(NIH), 미국 국립과학재단(NSF), 미국암학회의 지원을 받아 연구진은 Nup98이 핵 내부 깊숙이 물방울 모양의 구조를 형성한다는 사실을 밝혀냈다. 이 응축물은 이질염색질(heterochromatin)이라고 불리는 영역에서 손상된 DNA 가닥을 감싸는 보호막 역할을 한다. 이 영역은 유전 물질이 매우 빽빽하게 뭉쳐 있어 정확한 복구가 특히 어려운 곳이다.

키올로 연구의 주요 초점인 이질염색질은 반복되는 DNA 서열로 가득 차 있어 세포가 특정 부위를 다른 부위로 쉽게 혼동할 수 있다. Nup98의 작은 물방울은 손상된 부위를 이 고밀도 영역에서 들어 올려 정확하게 복구될 수 있는 안전한 공간을 만들어 암으로 이어질 수 있는 유전적 혼동 가능성을 줄인다. 연구진은 또한 Nup98이 밀집된 헤테로크로마틴에서 손상된 부위를 이동시키는 데 도움이 되어, 수리가 더 안전한 핵의 다른 부분에 도달할 수 있다는 사실을 발견했다.

수리팀 조정
DNA 복구에 있어서 타이밍이 매우 중요하다. Nup98의 가장 중요한 역할 중 하나는 “아직은 아니야”라고 말할 때를 아는 것이다. 이 단백질의 물방울 모양 응축물은 손상된 DNA를 감싸는 임시 보호막 역할을 하여, 너무 일찍 도착하면 문제를 일으킬 수 있는 특정 복구 단백질의 유입을 차단한다. 이러한 복구 단백질 중 하나인 Rad51은 너무 일찍 개입하면 실수로 잘못된 DNA 조각을 이어 붙일 수 있다.

“Nup98 방울은 다른 메커니즘이 올바른 조각들을 정렬하는 작업을 마칠 때까지 Rad51을 차단합니다. 손상된 이질염색질이 다른 핵 공간으로 이동한 후에야 Rad51이 안전하게 복구 작업을 완료할 수 있습니다.”라고 키올로 박사는 말했다.

Nup98은 신중하게 단계화된 이러한 과정을 조정하여 세포가 위험한 유전자 재배열을 피하도록 돕는다. 이는 게놈 안정성을 유지하고 암과 노화를 유발하는 과정을 늦추는 데 중요한 부분이다.

암과 치료에 대한 의미
연구진은 초파리의 세포를 연구했지만, 얻은 통찰력은 인간에게서 유사한 DNA 복구 메커니즘이 어떻게 작용하는지 설명하는 데 도움 될 수 있다는 것이었다. 초파리의 많은 DNA 복구 메커니즘은 종 간에 공유되므로 유전체 안정성을 이해하는 데 강력한 모델이 된다.

Nup98의 발견은 특히 Nup98 돌연변이가 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 급성 골수성 백혈병과 같은 질병에 실질적인 영향을 미칠 수 있다. 과학자들은 Nup98이 DNA 복구를 어떻게 유도하는지 규명함으로써, Nup98 돌연변이가 왜 그토록 위험한지, 그리고 표적 치료에서 이러한 돌연변이를 이용하여 암세포를 파괴하는 방법을 밝혀낼 수 있기를 기대하고 있다.

메리글리아노 박사는 “궁극적으로는 암, 특히 급성 골수성 백혈병을 유발하는 Nup98 돌연변이를 치료 표적으로 삼을 수도 있을 것입니다. 돌연변이를 가진 세포를 특이적으로 파괴하거나 돌연변이 단백질의 유해한 기능을 불활성화하는 방법이 있을 수 있습니다.”라고 말했다.

또한 연구팀은 Nup98의 보호 기능을 강화하거나 모방하여 게놈 불안정성의 위험을 줄이는 치료법에 대한 장기적 잠재력을 보고 있다. 게놈 불안정성은 암뿐만 아니라 노화 및 기타 게놈 불안정성 장애의 주요 요인이다.

참조:
Chiara Merigliano, Taehyun Ryu, Jakub Cibulka, Chetan C. Rawal, Colby D. See, Anik Mitra, Trevor W. Reynolds, Nadejda L. Butova, Christopher P. Caridi, Xiao Li, Jeff Wang, Changfeng Deng, David M. Chenoweth, Patrick Sung, Maya Capelson, Lumír Krejčí, Irene Chiolo. Off-pore Nup98 condensates mobilize heterochromatic breaks and exclude Rad51. Molecular Cell, 2025; DOI: 10.1016/j.molcel.2025.05.012
월간암(癌) 2025년 7월호
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