국내 연구진이 자외선, 적외선 등으로 인한 DNA 손상 시 단백질분해를 억제·유도함으로써 암세포가 사멸에 이르는 과정에 관여하는 단백질(뉴클레오린, Nucleolin)을 새롭게 밝혀, 항암치료제 개발의 전환점을 마련했다는 평가를 받고 있다.

보다 효과적인 항암치료를 위해서, DNA 손상과 세포사멸 시 세포 내에서 일어나는 단백질 분해 조절 과정을 밝혀내는 것이 중요하다. 기존에 밝혀진 바로 정상세포에서는 종양 발생을 억제하는 단백질인 p53이 적은 양으로 유지되지만, 자외선 또는 적외선, 여러 약품들로 인해 DNA 손상이 일어나면 p53의 양이 증가하게 되어 종양을 사멸시키는 것으로 확인됐다. 그러나 DNA 손상이 일어날 때 p53과 세포사멸과의 인과관계는 자세히 밝혀지지 않았다.

기존 연구로 DNA 손상이 일어났을 때 세포 사멸을 조절하는 효소들이 발견된 바 있으나 이들은 항암제 개발에 활용되었을 때 부작용이 많은 문제가 있었다.

차의과학대 백광현 교수, 임기환 연구원(박사과정) 연구팀은 단백질 분해를 억제하는 효소로, p53에 영향을 주는 것으로 알려진 HAUSP는 DNA 손상 시에도 p53의 분해 조절에 관여할 것으로 예상해 HAUSP에 주목, 이 효소가 활성화되면 영향을 받는 단백질을 찾기 위해 프로테오믹스 분석 방법을 적용한 결과 뉴클레오린(Nucleolin) 단백질을 찾아냈다.

뉴클레오린은 DNA 합성을 통해 단백질의 발현을 조절하는 역할을 하며, DNA 손상이 일어난 세포 내에서는 뉴클레오린(Nucleolin)의 영향으로 세포사멸이 일어나게 된다. DNA 손상시에는 p53의 존재 하에 HAUSP가 뉴클레오린(Nucleolin)과 결합해 암세포 증식 억제와 사멸을 유도한다.

결국 단백질이 분해되지 않도록 지켜주는 HAUSP가 p53을 보호함으로써, p53은 지속적으로 HAUSP-Nucleolin 단백질의 연결고리 역할을 함으로써 종양을 효과적으로 사멸시키는 것이다.

이번 연구로 DNA 손상 시 뉴클레오린이 종양억제 단백질과 관련 효소(HAUSP-p53)에 유기적인 영향을 받아 암세포사멸을 유도한다는 사실을 최초로 밝혀 차세대 항암제 개발의 기초를 마련했으며, 뉴클레오린에 의한 단백질과 관련 효소 결합체(HAUSP-p53)의 활성화에만 타깃한 항암치료가 이뤄질 경우 치료의 부작용을 최소화할 수 있게 될 전망이다.

백광현 교수는 “이번 연구는 그동안 밝혀내지 못했던 DNA 손상 이 일어났을 때 각각의 단백질이 유기적으로 작동하는 과정을 규명하고, 단백질과 효소 복합체(p53-HAUSP)의 역할과 이를 연결하는 뉴클레오린의 존재를 새롭게 알아냈다는 데에 의의가 있다”고 말했다.

이번 연구는 2014년 10월 열렸던 한국분자세포생물학회에서 HAUSP에 의해 조절되는 단백질 연구를 발표함으로써 시그마-알드리치 우수포스터상을 수상한 바 있다.

이번 연구는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 이공학개인기초연구지원사업으로 수행됐으며 세계적인 권위지인 네이처 자매지 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports) 8월 4일자 온라인판에 게재됐다. 논문명: HAUSP-nucleolin interaction is regulated by p53-Mdm2 complex in response to DNA damage response

 

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