우리대학 연구진이 난치성 질환인 암과 줄기세포 감소에 의한 노인성 질환의 발병기전을 이해하는 데 도움을 줄 수 있는 염색체의 응축・분리과정의 분자적 매커니즘을 세계최초로 규명하는데 성공했다.

약학부 장창영 교수와 김용기 교수 공동 연구팀은 “세포분열과정에서 염색체가 응축・분리되는 과정은 히스톤단백질 N-말단의 역동적 수식에 의해 정교하게 조절되고 있는데, 그 일련의 과정에서 현재까지 명확히 해결되지 않은 퍼즐 조각을 밝혀냈다”고 전했다.

장창영 교수(좌)와 김용기 교수(우)

이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터(MRC)사업과 기초연구사업(기본연구 및 중견연구)의 지원을 받았고, 관련 내용은 세계적인 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF:11.878)의 온라인판에 지난 1월 30일 게재됐다.

(논문명: PRMT6-mediated H3R2me2a guides Aurora B to chromosome arms for proper chromosome segregation)

연구팀에 따르면 세포분열 과정에서 염색체의 응축・분리과정은 히스톤 단백질의 N-말단에서 일어나는 다양한 수식과정에 의해 정교하게 조절된다. 세포분열 과정에서 염색체 응축과정은 Aurora kinase에 의한 히스톤 H3의 세린 10번 잔기의 인산화에 의해 조절되는 것으로 알려져 있으나, 어떠한 인자에 의해 이 과정이 유도되는지에 대해서는 그동안 전혀 알려지지 않았다.

연구팀은 이점에 착안하여 히스톤 단백질에서 일어나는 다양한 수식 간의 상호작용을 체계적으로 연구했다. 그 결과 단백질 아르기닌 메틸화효소 6(PRMT6)에 의한 히스톤 H3의 아르기닌 2번 잔기의 메틸화가 세포분열 중기에서 Aurora kinase를 크로모좀으로 유인하는 주요 마커로 작용하고, 그 다음 단계로 세린 10번 잔기의 인산화가 일어난다는 사실을 확인했다.

연구모식도

이러한 아르기닌 메틸화가 선행되지 않으면 세포분열과정에서 다양한 결함이 동반되며, 비정상적인 세포가 생겨 암으로 발생할 수 있다. 연구팀은 “세포분열 과정 중 염색체 응축・분리과정의 분자메커니즘 이해는 난치성 질환인 암과 줄기세포 감소에 의한 노인성 질환의 발병기전을 이해하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 밝혔다.

김용기 교수는 후성유전학 분야의 전문연구자로서 단백질 아르기닌 메틸화에 관한 연구에 집중하고 있으며, 장창영 교수는 세포분열과정의 분자적 메커니즘을 규명하는 연구를 수행하고 있는 전문연구자이다. 공동 연구팀은 “현재 줄기세포의 비대칭 분열과정의 핵심 메커니즘을 연구하고 있으며, 이번 연구의 경험과 결과를 통해 노화로 인한 다양한 질환과 암과 같은 난치성 질환을 극복하기 위한 원천기술을 개발하는 데 더욱 집중할 것”이라고 밝혔다.