분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2012-09-06 18:17:53 , Hit : 2667
 게놈 99% 정크 DNA ‘스위치 역할’

400만개 스위치로 2만개 유전자 조절
김자연 기자 nature@bosa.co.kr  


입력 : 2012-09-06 12:11    
인코드 프로젝트 결과발표



기존에 단백질을 생성하지 않아서 별 쓸모가 없는 것으로 여겨졌던, 게놈의 99%를 이루는 정크 DNA가 실은 질환 유전자의 스위치 역할을 하는 것으로 나타났다. 이는 세계 30여개 연구소 442명의 과학자들이 지난 2003년부터 개시한 '인코드'(ENCODE) 프로젝트의 결과로 네이처와 사이언스에 30여개의 논문으로 발표됐다.

  

그동안 게놈에서 단백질을 만드는 2만1000여개의 유전자가 알려졌지만 이들은 게놈의 1%에 지나지 않아 나머지에 대한 연구가 필요했다. 이에 연구진은 147개 조직 종류에 대해 1600건 이상의 시험 및 방대한 데이터 분석을 통해 게놈에 2만개의 유전자를 조절하는 400만개의 스위치가 존재하며 그동안 정크 DNA로 여겨졌던 DNA의 80%는 특정 생물학적 기능을 하는 것으로 파악했다

  

이들 스위치는 유전자를 활성화·불활성화 시킬 뿐만 아니라 각 단백질의 생성 시간 및 양까지도 조절하는 것으로 나타났다. 즉 이들은 심장질환 등에 영향을 주는 DNA 메틸화와 같은 후성적 변화에 관여하며 유전자를 켜고 끄는 RNA 분자나 특정 타입의 단백질을 만들어 내는 것으로 드러났다.

  

대표적으로 이번에 워싱턴대가 사이언스에 발표한 연구결과에 따르면 400여개 질환에 관련된 DNA 변이의 대부분이 질환 유전자와 거리가 먼 조절 부위에 놓여져 있었다. 이는 왜 단순한 개인 DNA 서열분석 결과가 결코 걸리지 않을 질환 위험을 경고하는 한편, 실제로 발생하는 질환을 놓쳐버리는지 설명하는 결과로 해석됐다.

  

또한 20개 유전자 스위치들이 17개의 일견 무관해 보이는 암의 배후를 조절하는 인자로 나타나 공통 약물 타깃으로서 가능성을 보였다. 비슷하게 그동안 유전자 연구결과 크론병 위험에 영향 주는 100개의 위치가 확인됐지만 실제로 그들 부위를 조절하는 전사 인자는 몇 개 되지 않는 것으로 밝혀졌다.

  

아울러 연구진은 천식, 류마티스 관절염, 1형 당뇨, 루푸스 등 별개의 자가면역 질환이 실제로는 공통 조절 회로를 공유해 하나의 약으로 모두 치료될 수 있는 가능성도 제시했다. 그리고 질환 관련 변이의 76%가 조절 DNA 내부나 근처에 존재함도 밝혔다. 따라서 단지 당뇨 유전자나 암 유전자 등 질환 자체의 개별 유전자에서 흠을 찾는 게놈 분석은 해당 유전자를 변화시키는 근본적인 원인을 놓칠 수도 있다고 연구진은 설명했다.

  

이밖에 네이처에 발표된 매사추세츠대 연구 결과 ,3차원 모델을 이용해 이들 많은 조절 부위는 유전자가 접힐 때 직접 접촉함으로써 작용함을 보이기도 했다.

  

이번 연구결과 그동안 학교에서 가르쳤던 것과 달리 유전자가 단백질을 만드는 DNA의 단순 집단이 아니라, 마치 도박사가 카드 한 벌을 나눠 교차로 배치하는 것처럼, 2중 나선의 양 가닥으로부터 나오는 서열의 혼합물로 묘사됐다.

  

연구진은 이번 프로젝트가 DNA 피드백 메커니즘의 중요성을 보인 연구로 질환 사이에 숨겨졌던 연결고리를 노출시켜 비슷한 임상적 증상을 설명할 수 있게 됐다고 기대했다. 모든 결과는 네이처(www.nature.com/encode)를 통해 무료로 공개되며 유전적 활성 배후의 조절적 변화가 어떻게 질환의 위험이나 중증도에 영향을 끼치는지 이해를 향상시킬 것으로 전망된다.  









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