생체 내 新유전자정보 발현 메커니즘 규명

성균관대 이동기 교수팀, 기존 학설 뒤집는 새로운 이론 제시

성균관대학교 화학과 이동기 교수팀이 화학유전체학 방법을 이용해 유전체 정보 발현의 새로운 메커니즘을 규명해 관심이 집중된다.

생명체의 생존기작에 가장 근원이 되는 유전정보 흐름의 네트워크를 보다 명확하게 이해할 수 있는 가능성을 제시한 것.

연구팀은 유전체 정보 발현의 핵심 인자 중 하나인 TFIIH 인산화효소의 활성을 일시적으로 조절할 수 있는 화학유전체학 방법을 적용해 그 활성화 기능을 규명하는데 성공했다고 밝혔다.

이번 연구는 생명 현상 유지에 가장 핵심이 되는 과정 중에 하나인 유전자 발현 메커니즘을 연구하기 위해, 진핵세포 연구에 널리 사용되는 생물인 효모에서 핵심 전사인자로 알려진 TFIIH 인산화효소의 활성을 조절하고 그 결과를 유전체 수준에서 분석할 수 있는 화학유전체학 접근방법을 적용했다.

그 결과 세계 최초로 해당 효소의 기능을 명확하게 규명하는데 성공했다.
TFIIH 인산화효소(kinase)는 RNA 제 2 중합효소의 말단 부분(CTD: C-terminal domain)을 인산화함으로써, RNA 중합효소의 전사 능력을 부여하는데 핵심적인 역할을 한다는 이론이 현재까지 학계에서 정설로 받아들여져 왔다.

하지만 이번 이동기 교수팀의 연구 결과, 지금까지의 이론과는 달리, TFIIH 인산화효소는 RNA 중합효소의 전사 능력에는 큰 영향을 미치지 않으며, 전사 후 mRNA의 변형 과정(mRNA capping) 진행에 한정돼 있다는 새로운 사실을 발견했다.
이는 화학유전체학 분석 방법을 통해 생체 내 유전자 발현 메커니즘을 명확하게 규명한 예이다.

이동기 교수는 “이번 연구 성과를 더욱 발전시켜 향후 화학유전체학 방법을 다양한 전사인자에 적용해 생명체의 유전자 정보 발현에 보다 명확한 메커니즘을 규명하게 될 것으로 기대한다”고 말했다.

한편, 연구 결과는 ‘미 국립과학원 회보’에 8월7일자 온라인 속보로 게재됐다.

<용어>
△화학유전체학(Chemical genomics)
=화학유전체학은 작은 화학 분자를 이용하여 특정 단백질의 기능과 활성을 조절하고, 이것이 전체 유전체의 발현과 조절에 미치는 영향을 연구하는 학문 분야이다.
이번 연구에서는 연구대상인 인산화 효소가 특정 화합물에 의해 조절되도록 유전적으로 설계된 효모균주를 이용, TFIIH 인산화 효소를 억제한 후, 효모 유전체 발현에 미치는 영향을 조사함으로써 인산화 효소의 생체 내 기능을 규명했다.

△전사(transcription) 및 전사인자(transcription factor)
=전사란 DNA를 주형으로 RNA 중합효소에 의해 RNA가 합성되는 과정이다. 효모, 초파리, 사람 등 진핵세포 (핵을 가지고 있는 세포)에서 유전자 발현 조절의 첫 번째 단계는 RNA 제 2 중합효소에 의한 전사과정이라 할 수 있다. 따라서 전사 메커니즘 연구는 생명체의 구성과 생존 메커니즘 이해에 필수적이며, 또한 암세포와 같은 비정상적 세포에서의 전사 메커니즘을 연구함으로써 특정 질병의 원인과 치료를 위한 전략을 제시할 수 있다.

RNA 제 2 중합효소는 약 100여 개에 이르는 많은 전사인자(transcription factor)들의 도움을 받아, 세포 내 수천-수만개에 이르는 유전자의 정보를 정교하게 발현시키게 된다. 이러한 전사인자들이 전사과정에서 수행하는 역할에 대한 연구가 그동안 활발히 진행돼 왔다.