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기술동향

단백질의 두 가지 역할, DNA 복구와 변이

  • 등록일2021-05-11
  • 조회수5078
  • 분류기술동향
  • 자료발간일
    2021-05-07
  • 출처
    한국산업기술진흥원
  • 원문링크
    https://www.gtonline.or.kr/kor/gtbase/all/data/tech/dataView.do?cPage=1&sch_gtbase_cd=&sch_...
  • 키워드
    #단백질#DNA 복구#DNA 변이#프랑스
  • 첨부파일
    • pdf (GT주간브리프_브뤼셀) 단백질의 두 가지 역할 DNA 복구와 변이.... (다운로드 468회) 다운로드 바로보기

 

단백질의 두 가지 역할, DNA 복구와 변이

 

 
 
 프랑스 국립과학연구소(CNRS)와 파리 고등사범학교(ENS-PSL)의 공동연구팀은 MFD(Mutation Frequency Decline) 단백질이 박테리아의 손상된 DNA를 복구하지만, 변이를 일으킬 수 있다는 연구결과를 발표
 
• Mfd 단백질로 인한 DNA의 변이는 박테리아가 항생제에 저항력을 갖게 만들 수 있는데, Mfd 단백질의 2차적인 역할을 이해하게 됨으로써 항생제 저항을 무력화 하는 새로운 방법을 찾을 수 있게 되었으며,
 
• 이로 인해 약이나 항암치료에 저항하는 종양을 다룰 수 있는 새로운 길이 여릴 수 있을 것으로 기대
 
• 본 연구는 프랑스 국립과학연구소(CNRS)와 파리 고등사범학교(ENS-PSL)의 공동연구팀이 프랑스 국립보건의학연구소(INSERM) 후원 아래 시행해 온 연구 결과물이 2021년 4월 5일 미국 국립과학원회보(PNAS)에 발표됨
 
 모든 박테리아는 Mfd 단백질의 도움을 받아 자외선(UV)으로 손상된 DNA를 복구할 수 있는데, 이 과정에서 Mfd 단백질이 DNA 변이를 가져오는 메커니즘이 규명됨
 
• DNA가 자외선 뿐만 아니라 여러 원인으로 인해 손상을 입게 되면 리보핵산(RNA) 종합효소가 DNA를 따라 유전정보를 읽는 게 불가능해짐
 
• 박테리아는 Mfd라고 불리는 단백질을 이용해 DNA 손상으로 제 기능을 발휘 못하는 RNA 종합효소를 제거한 후 새로운 단백질을 취해 DNA 손상을 복구함
 
• 공동연구팀은 DNA 변이가 쉽게 일어나는 구역을 생성하는데 Mfd 단백질이 기여한다는 사실을 규명함
 
 정상적으로 작용하는 세포라면 Mfd 단백질은 DNA를 복구하지만, 항생제의 사용 같은 스트레스 상황에서는 Mfd 단백질은 막혀 있는 RNA 종합효소를 제거하는 대신에 RNA 종합효소에 결합하여 DNA 변이를 야기함
 
• Mfd 단백질이 RNA 종합효소와 결합하면 빠른 속도로 DNA의 이중 나선구조를 대규모로 개방하게 됨
 
• DNA의 이중 나선구조가 열리면 R고리(R-loop)라는 변이를 촉진하는 구역이 형성됨
 
 R고리에 대한 이해는 아직 제한적이나 R고리는 DNA 변이의 주된 원인으로 박테리아의 변이 중 약 절반이 R고리에서 일어난다고 알려졌음
 
• 항생제에 대한 저항력은 DNA 변이에서 생기는데, Mfd 단백질과 R고리 사이의 상관관계를 밝힌 이번 연구결과는 항생제의 저항성을 무력화 할 수 있는 새로운 가능성을 시사함
 
 
 이번 공동연구팀에 따르면, Mfd 단백질에 해당하는 물질은 다른 종류의 생명체들에도 존재하며 이러한 변이 메카니즘은 공통적으로 발생함
 
• 인간의 경우에는 Mfd 단백질 같은 물질이 빠른 노화작용이나 암을 일으키는데 연관성이 있음
 
• R고리 생성과 같은 메카니즘이 항 세포가 생길 때 발생하며 이때 일어나는 변이가 항암 치료에 대한 저항력을 형성함
 
 

1.png

 <그림 1>은 Mfd 단백질의 두 가지 역할을 도식화하여 나타냄
 
• 복구(A. Repair) 역할을 통해 Mfd 단백질이 DNA를 복구하는 3가지의 과정을 나타냄. 먼저 자외선으로 인한 손상으로 RNA 종합효소가 지나가지 못하도록 막힌 상황에서(도식1) Mfd 단백질이 RNA 종합효소와 DNA에 결합하여 DNA를 따라
지나가면서 RNA 종합효소를 DNA로부터 떼어냄(도식2). 여기서 RNA는 완전히 분리가 되고 Mfd 단백질은 새로운 단백질을 취하면서 손상된 DNA를 복구함(도식3)
 
• DNA(B. Mutagenesis) 변이는 첫번째 과정에서 RNA 종합효소가 DNA를 따라 유전자 정보를 읽는 과정에서 진행 방향의 앞쪽 DNA를 비틀 수 있는데, 이는 RNA 종합효소의 뒤쪽에서도 반대 방향의 비틀림을 일으킴. 2번째 과정에서 Mfd 단백질이 RNA 종합효소와 상호작용을 하면서 DNA에 결합하면 비틀린 DNA가 Mfd 단백질과 RNA 종합효소 사이의 좁은 공간에 몰리면서 DNA 이중 나선구조가 열려 RNA가 들어가는 것이 가능해지며, 이 결과 DNA/RNA 잡종 R고리가 생겨남

 

 

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