[한국기술뉴스] 한국연구재단 국내 연구진이 세포 분화 등에 중요한 후성유전을 정교하게 조절하는 신규 분자생물학적 기전을 발굴하는데 성공하였다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 김세윤, 이대엽 교수(한국과학기술원) 연구팀 등이 동물세포에 존재하는 이노시톨 폴리인산 인산화(IPMK) 효소*에 의하여 후성유전학적 조절이 가능함을 규명했다고 밝혔다.

후성유전은 세대 간 유전정보를 전달함에 있어 DNA 염기서열의 변화 없이 세포 및 개체 간 차이에 따라 유전자 발현을 조절하는 연구분야로, 세포 분화와 같은 다양한 생명현상이 후성유전에 의하여 조절되는 것으로 알려져 있으며, 특히 후성유전학적 조절은 암 질환을 비롯한 대부분의 질병 발생에 있어 주요한 원인이 되기도 한다.

후성유전과 관련한 이노시톨 대사*는 동물세포를 포함한 진핵세포의 활성조절에 있어 반드시 필요한 시스템이며, 특히 SWI/SNF** 복합체는 진핵세포***의 크로마틴**** 리모델링을 통한 후성유전 조절의 핵심적 역할을 수행함에 따라, 이를 정교하게 조절하는 인자들의 발굴 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다.

이에 연구팀은 이노시톨 대사를 관장하는 IPMK 효소와 SWI/SNF 후성인자가 서로 결합함으로써 유전자 발현과 세포 정체성을 제어한다는 메커니즘을 규명하였다.

IPMK 효소 단백질은 이노시톨의 다양한 대사에 관여하는 신호전달 인자로, 세포 내 기능에 대해서는 많이 알려진 바가 없었다. 연구팀은 IPMK 단백질이 직접 SWI/SNF 후성인자와 결합할 뿐 아니라 특정 크로마틴을 인식하는 과정에 있어 핵심적인 조절작용을 함으로써 SWI/SNF 후성인자에 기반한 정교한 유전자 발현조절에 기여함을 밝혔다.

나아가 IPMK와 SWI/SNF 간의 조절을 통해 줄기세포의 내배엽 분화가 조절된다는 점을 발굴함으로써, 줄기세포의 정체성을 결정하는 데 있어 핵심적인 과정임을 규명하였다.

연구팀은 IPMK 기반 SWI/SNF 조절기전을 규명함에 있어 생화학, 유전체학, 후성유전학 분석과 함께 김재훈 교수(한국과학기술원), 이현우 교수(서울대학교), 서정곤 교수(울산과학기술원)등과의 융합연구를 통해 통합적 단백질 결합 네트워크를 분석, 이는 세포 정체성 및 유전자 발현 조절을 시스템적으로 이해하는데 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터 및 중견연구사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘이라이프(eLife)’에 5월 12일 게재되었다.