세포 내 유전체 안정성을 유지하는 핵심 시스템인 DNA 복구 과정의 상세한 작동 원리가 밝혀졌다. 오스트리아 분자병리학 연구소(IMP) 연구진은 부러진 DNA 가닥을 감지하고 결합하는 단백질 복합체의 구조를 분석했으며, 해당 연구 결과는 국제 학술지 **’사이언스(Science)’**에 게재되었다. 이번 연구는 유전 정보의 손실을 막는 복구 시스템을 상세히 기술함으로써, 노화 억제 가능성을 탐구하고 향후 관련 질환 연구의 기초가 될 것으로 전망된다.
출처: 프랑크푸르트 괴테대학교 생화학 제2연구소
부러진 DNA 연결하는 단백질 복합체… 세포 노화 막는 분자적 원리
연구의 주요 내용은 세포 내에서 발생하는 가장 위험한 손상 중 하나인 ‘DNA 이중나선 절단’을 특정 단백질들이 어떻게 물리적으로 고정하는지에 관한 것이다. 연구팀은 초미세 구조 분석을 통해 복구 인자들이 부러진 DNA 양 끝을 붙잡아 다리 역할을 수행하며, 이후 복구 효소들이 작용할 수 있는 환경을 조성하는 과정을 확인했다. 이러한 복구 시스템의 원활한 작동은 유전체의 무결성을 유지하는 데 기여하며, 이는 세포의 기능 저하를 늦추는 노화 억제 가능성의 생물학적 근거가 된다.
사진 제공: 안네-클레르 자코민, 프랑크푸르트 괴테대학교
DNA-단백질 교차결합의 위험성… cGAS-STING이 유도하는 조기 노화
이번 연구는 DNA와 단백질이 비정상적으로 결합하는 ‘DNA-단백질 교차결합(DPC)’이 세포에 미치는 치명적인 영향에 주목했다. 연구에 따르면, 이러한 교차결합이 적절히 복구되지 않을 경우 세포 내 면역 반응 체계인 ‘cGAS-STING’ 경로가 활성화된다. 이 경로는 세포가 바이러스에 감염된 것으로 오인하게 만들어 염증 반응을 일으키며, 결과적으로 조기 노화를 촉진하고 배아 단계에서의 치사율을 높이는 핵심 기제로 작용한다는 사실이 밝혀졌다.
유전체 불안정성과 노화의 상관관계… 복구 효율에 따른 영향 분석
연구진은 복구 인자들이 DNA 손상 부위에 결합하여 유전 정보를 보호하는 과정을 분석했다. 복구 과정에 결함이 생겨 유전체 불안정성이 높아지고 cGAS-STING 경로가 과도하게 활성화되면, 세포는 정상적인 기능을 유지하기 어려워지며 이는 급격한 노화 과정으로 이어질 수 있다. 이러한 분석은 유전체 복구 효율과 면역 반응의 조절이 생명체의 생물학적 상태에 미치는 영향을 파악하게 하며, 노화 억제 가능성에 대한 구체적인 과학적 데이터를 제공한다.
분자적 설계도 규명이 제시하는 미래… 표적 치료 연구로의 확장 가능성
이번 연구를 통해 밝혀진 DNA 복구 초기 단계의 메커니즘과 면역 반응 조절 기제는 향후 특정 질병 세포를 대상으로 하는 연구로 확장될 가능성을 시사한다. 복구 시스템의 구조적 특성을 이용하면, 정상 세포의 복구 기능은 유지하면서 특정 질환 세포의 복구 기제만 선택적으로 차단해 세포 사멸을 유도하는 방식의 연구가 가능해질 것으로 예상된다. 전문가들은 이번 연구 결과가 유전체 복구 시스템의 정밀한 이해를 돕는 만큼, 장기적으로는 노화 관련 질환 및 암세포 등을 타격하는 표적 치료 연구의 중요한 참조 모델이 될 것으로 내다보고 있다.
[알아두면 좋은 과학 용어]
cGAS-STING 경로: 세포질 내에 비정상적으로 존재하는 DNA를 감지하여 면역 및 염증 반응을 일으키는 시스템입니다. DNA 손상이 복구되지 않아 이 경로가 활성화되면 조기 노화나 염증성 질환의 원인이 되기도 합니다.손동민 기자 / hello@sciencewave.kr
손동민 기자 / hello@sciencewave.kr
자료: Phys.org / Science
제공: 사이언스웨이브 (https://sciencewave.kr)
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