IBS, 암 근본원인 찾았다…유전체 돌연변이 메커니즘 규명

DNA 손상물질과 복구기능 조합으로 돌연변이 종류 결정
개인 맞춤형 암 치료 가능성 열어, 국제 학술지 게재

암의 근본원인이 되는 유전체 돌연변이 발생 메커니즘이 규명됐다.

기초과학연구원(IBS)은 유전체항상성연구단 안톤 가트너 부연구단장팀이 영국 던디대학, 유럽분자생물연구소(EMBL), 영국 웰컴생어연구소와 공동연구를 통해 발암물질로 인한 DNA 손상과 함께 DNA 복구 메커니즘이 돌연변이 발생양상을 결정한다는 사실을 규명했다고 8일 밝혔다.

모든 생명활동에 필요한 유전정보가 저장돼 있는 DNA는 여러 외부자극에 지속적으로 노출돼 각기 다른 방식으로 손상되며 이에 대응해 몸은 망가진 DNA를 고치려는 DNA 복구(DNA Repair)전략을 사용한다.

DNA 복구에 문제가 생기면 돌연변이가 세포에 축적될 수 있고 이는 암을 유발하는 근본원인이 된다.

돌연변이는 DNA 염기서열의 변화, 일부 서열의 손실 등 다양한 양상으로 일어나는데 이를 ‘돌연변이 시그니처(Mutational Signature)’라 한다.

이번 공동연구서 IBS 연구진은 실험과 분석을 통해 돌연변이 시그니처 양상을 결정하는 메커니즘을 밝혀냈다.

연구진은 우선 DNA 변이를 결정짓는 유전적 요소를 찾기 위해 전체 게놈 시퀀싱(Genome Sequencing)을 이용해 예쁜꼬마선충 2700여 마리의 유전체를 분석했다.

예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 선형동물의 일종으로 몸길이는 약 1㎜정도다. 예쁜꼬마선충은 배양하기 쉽고 냉동보관 할 수 있으며 발생단계가 비교적 단순하다는 장점이 있어 실험동물로 널리 사용된다.

연구진은 12가지 DNA 독성물질을 150가지 조합으로 제작한 뒤 이를 DNA 복구 기능에 결함이 있는 여러 꼬마선충에 노출시켰다.

분석 결과, DNA 손상물질의 종류와 함께 DNA 복구 기능이 돌연변이 시그니처 양상을 결정한다는 사실이 확인됐다.

연구진은 “예쁜꼬마선충을 아플라톡신에 노출시키면 염기인 시토신(C)이 티민(T)으로 치환되지만, 감마선에 노출되면 티민(T)이 아데닌(A)이나 시토신(C)으로 치환되는 등 다양한 돌연변이가 일어났다. 또 같은 손상물질에 노출되더라도 DNA 복구 기능에 결함이 있으면 정상인 경우에 비해 돌연변이 시그니처 발생이 급격히 증가했다”고 설명했다.

이는 돌연변이 시그니처를 분석하면 어떤 물질로 인해 암이 유발됐는지, 어떤 DNA 복구 기능이 손상됐는지 알아낼 수 있다는 의미로 암 발생의 근본적인 과정을 이해하고 개인 맞춤형 암 치료법을 개발할 수 있는 실마리가 될 수 있다.

안톤 가트너 부연구단장은 “이번 연구로 암의 근본원인인 돌연변이의 종류를 결정하는 원리가 밝혔졌다”며 “향후 암 진단 및 치료법 개발에 새로운 이정표가 될 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구성과는 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.878)에 지난달 1일자 온라인판에 게재됐다.(논문명:Mutational signatures are jointly shaped by DNA damage and repair)

[대전=뉴시스]