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생명硏, 후성 유전 핵심 '히스톤 단백질' 작용 원리 규명

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작성자 난희소 작성일19-02-12 11:44 조회87회

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유전체 비정상적 변성 조절 및 제어를 통한 암 등의 난치질환 치료 기술 개발 기대[이데일리 이연호 기자] 한국생명공학연구원은 후성유전 핵심인자인 히스톤 단백질의 화학적 변성을 조절하는 신규 작용 원리를 규명했다고 12일 밝혔다. 향후 이런 작용원리를 기반으로 히스톤 단백질의 변성을 표적으로 하는 후성유전을 제어하는 물질 및 기술 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
크로마틴 기질을 이용한 시험관 내 히스톤 H3 메틸화 효소 촉매 반응. (A) 8개의 단위 단백질로 구성된 히스톤 H3 메틸화 효소 복합체의 분리 (B) 히스톤 단백질 H3 단독(왼쪽), 화학적 변성 없는 크로마틴(가운데), 유비퀴틸화 H2B로 구성된 크로마틴(오른쪽) 기질과 분리한 H3 메틸화 효소 복합체를 이용한 시험관 내 H3 라이신 4번 메틸화 반응 결과. 그림=한국생명공학연구원.
후성유전은 DNA의 염기서열이 변화 없이 나타나는 유전자 기능의 변화가 후대에 유전되는 것을 말한다. 히스톤 단백질은 DNA를 감싸는 실패 역할을 하면서 유전자 발현의 조절에 중요하게 작용하는 단백질이다. 히스톤 꼬리의 화학적 변성에 따라서 각기 다른 단백질의 생산을 유도하기 때문에 DNA의 복제에 매우 중요한 역할을 한다.

후성유전을 결정하는 대표적 인자인 크로마틴 구성 히스톤 단백질의 화학적 변성은 세포 분화와 개체 발생 및 다양한 인간 질환의 진행과 밀접한 관련성이 있다.

특히 크로마틴을 구성하는 4개 대표 히스톤 단백질(H2A, H2B, H3, H4) 중 히스톤 H3의 효소에 의한 촉매반응(메틸화)은 유전체의 발현, 유전체 안정성 유지 및 재조합 조절 등과 같은 핵심적인 유전체 기능 조절에 깊이 관여하는 것으로 알려져 있다.

히스톤 H3의 비정상적인 변성은 질환 관련 유전자의 발현 이상을 일으켜서 암과 같은 난치성 질환을 유발하거나 항암치료 저항성을 야기하는 등의 악성 진행을 촉진할 수 있다.

이에 DNA 편집과 같은 유전체의 안정성에 영향을 미치는 방식과 다르게 비정상적인 변성을 원래의 상태로 되돌릴 수 있는 기술 개발이 주목을 받고 있다. 이 같은 연구의 일환으로 히스톤 단백질의 화학적 변성을 조절하는 연구가 많은 관심을 받고 있다. 이는 비정상적인 단백질의 생산을 제어해 세포 분화 및 암을 포함한 난치성 질환을 치료하는 원천기술로 이어질 것으로 기대된다.

연구팀은 세포에서 직접 분리한 히스톤 단백질 H3의 촉매반응(메틸화)을 조절하는 효소와 생화학적으로 순수하게 재구성한 크로마틴을 이용해 세포 내에서 일어나는 히스톤 단백질 변성을 시험관 내에서 재현하고 이의 분석을 통해 히스톤 단백질의 작용원리를 규명했다. 연구에 사용된 크로마틴을 이용한 시험관 내 히스톤 단백질 변성 반응 유도는 기술적 어려움으로 인해 세계적으로도 구현 가능한 실험실이 소수에 불과하다.

연구팀은 실험을 통해 히스톤 H3의 촉매반응(메틸화)이 효소의 구조적인 변성에 의한 것이라는 분자적인 원리를 밝힘으로써 이를 유도하거나 억제하는 물질의 개발을 통해 히스톤 단백질의 변성을 조절할 수 있는 가능성을 확인했다.

공동연구책임자인 김정애 박사는 “이 연구 성과는 유전체 기능 조절에 핵심적인 H3 메틸화라는 후성유전인자를 가역적으로 조절할 수 있는 표적을 규명한 것”이라며 “H3 메틸화 제어를 통해 줄기세포 분화나 암세포 분화 및 역분화를 통해 조절되는 다양한 질환 치료제 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 말했다.

한국생명공학연구원 유전체맞춤의료연구단의 김정애 박사팀과 한국과학기술원의 김재훈 교수팀이 수행한 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업(김정애) 및 삼성전자 미래기술육성재단의 기초과학 지원사업(김재훈)의 지원으로 수행됐다. 생물학 분야의 국제 저널인 핵산지(Nucleic Acids Research) 지난해 11월 30일자 판에 ‘Breakthrough Article’로 선정·게재됐다.

이연호 (dew9012@edaily.co.kr)

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조믿음 대표 ‘중독 사역’ 세미나서 삶·인격 망치는 종교중독 개념 제시조믿음 바른미디어 대표가 11일 서울 용산구 삼일교회에서 열린 ‘교회 중독 사역 세미나’에서 종교중독에 대해 설명하고 있다.

한국교회 안에서 중독 문제는 여전히 생소하다. 중독에 빠진 성도를 ‘거룩하지 못하다’며 멀리하는 경우도 종종 볼 수 있다. 교계의 중독 문제 전문가들은 11일 서울 용산구 삼일교회(송태근 목사)에서 열린 ‘교회 중독사역 세미나’에서 한국교회가 중독 문제를 제대로 이해해야 한다고 촉구했다. 세미나에는 전국 각지에서 목회자와 청년 사역자 200여명이 참석했다.

“중독 문제를 해결하기 어려운 이유는 이해관계 때문입니다. 알코올부터 게임까지 중독이 확산될수록 누군가는 돈을 벌고 있다는 게 문제 해결을 어렵게 합니다. 교회가 균형을 맞춰줄 필요가 있습니다. 무엇보다 자신을 불사르며 영혼을 파괴하는 중독자들을 보듬어 줘야 합니다.”

정신과 전문의인 이해국 가톨릭대 교수는 “중독은 자신을 훼손하는 일”이라며 이렇게 말했다. 그는 중독을 “미래와 건강을 훼손하면서 현재에 취하는 일”이라고 정의했다. 이 교수는 “알코올 중독에 빠진 사람들은 술을, 마약에 빠진 사람들은 마약을 신처럼 생각한다”며 “회복이 종교의 순기능 전부는 아니지만 목회 활동에서 뭔가에 찌들어있는 영혼을 회복하는 일은 중요하다”고 강조했다.

이 교수는 신앙이 중독을 회복할 수 있는 방법 중 하나라고 소개했다. 그는 “중독은 사람들이 적당한 보상을 찾지 못한 채 대체재를 갈구한다는 점에서 사회 문제”라며 “각박한 세상 속에서 사람들이 바라는 영적 고민에 대해 교회가 끊임없이 고민해야 한다”고 덧붙였다.

조믿음 바른미디어 대표는 종교중독에 대한 개념을 제시했다. 종교중독은 이단 및 사이비종교에 빠지거나 사회적 물의를 빚은 목회자 개인을 맹신하는 현상을 포괄한다. 조 대표는 “종교중독을 막기 위해서는 신앙생활의 동력이 무엇인지를 스스로 점검해야 한다”고 말했다.

신앙생활의 초점이 교회의 직분이나 명예가 아닌 하나님께 맞춰져 있는지, 신앙생활로 삶과 인격에 변화가 있는지를 그 기준으로 삼으라고 제안했다. 그는 “교주가 여신도 성폭행 혐의로 구속됐는데도 사이비 종교집단에서 신도들이 빠져나오지 못하는 이유는 이 두 가지 기준을 충족하지 못하기 때문”이라고 분석했다.

충북 청주에서 중독자들을 위한 공동체를 섬기고 있는 윤성모 목사와 유성필 기독교중독연구소장, 영화감독 김상철 목사 등도 강연을 했다.

황윤태 기자 truly@kmib.co.kr

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