국내 연구진이 세포 분화 등에 중요한 후성유전을 정교하게 조절하는 신규 분자생물학적 기전을 발굴하는데 성공하였습니다.

한국연구재단은 김세윤, 이대엽 교수(한국과학기술원) 연구팀 등이 동물세포에 존재하는 이노시톨 폴리인산 인산화(IPMK)효소^*에 의하여 후성유전학적 조절이 가능함을 규명했다고 밝혔습니다.

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 합니다.

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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 있습니다.

이에 연구팀은 이노시톨 대사를 관장하는 IPMK 효소와 SWI/SNF 후성인자가 서로 결합함으로써 유전자 발현과 세포 정체성을 제어한다는 메커니즘을 규명하였습니다.
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나아가 IPMK와 SWI/SNF 간의 조절을 통해 줄기세포의 내배엽^* 분화가 조절된다는 점을 발굴함으로써, 줄기세포의 정체성^*을 결정하는 데 있어 핵심적인 과정임을 규명하였습니다.

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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 기대됩니다.

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

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(1) 이노시톨 폴리인산 인산화(IPMK) 효소 : 이노시톨 인산을 생합성하는 핵심 효소로써세포의 대사 및 성장등을 조절하는 것으로 알려져 있음.
(2) 이노시톨 대사 : 생체 내에서 합성, 분해되는 이노시톨 대사체들을 통하여 다양한 진핵세포의 기능과 활성을 조절함
(3) SWI/SNF : 크로마틴의 구조적 변형을 유도하여 유전자 발현을 조절하는 대표적인 후성유전 조절성 단백질 복합체
(4) 진핵세포 : 핵을 가지고 있는 세포
(5) 크로마틴 : 진핵세포 내 존재하는 히스톤과 DNA의 결합체
(6) 내배엽 : 동물의 발생에 있어 초기에 형성되는 세 가지 배엽중 하나로서 소화관, 갑상선 및 허파 등으로 발생하게 되는 세포군을 말함.
(7) 세포 정체성 : 우리 몸을 구성하는 세포들이 특정 시간과 공간에 있어 특이적으로 획득하는 고유의 생물학적 특징

출처 : 한국연구재단

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