후성유전 조절의 핵심 분자기전 발견

줄기세포 분화 조절 등의 응용 가능성 제시



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.

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.

나아가 IPMK와 SWI/SNF 간의 조절을 통해 줄기세포의 내배엽* 분화가 조절된다는 점을 발굴함으로써, 줄기세포의 정체성*을 결정하는 데 있어 핵심적인 과정임을 규명하였습니다.


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.

<과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터 및 중견연구사업 등의 지원으로 수행되었습니다.>



(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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