DNA 복구 결함으로 발생한 암 치료 물질 발견

[대전=이데일리 박진환 기자] 유전적 돌연변이로 발생한 암세포를 선택적으로 사멸할 수 있는 물질이 국내 연구진에 의해 발견됐다.

기초과학연구원(IBS)은 유전체 항상성 연구단 명경재 단장 연구팀이 틀린 짝 복구 결함으로 생긴 암세포를 선택적으로 사멸시킬 수 있는 물질인 바이칼레인(Baicalein)을 발견했다고 15일 밝혔다.

우리 몸의 세포는 끊임없이 분열을 거듭하는 과정에서 DNA를 복제한다. 그러나 간혹 DNA가 손상되며, 보통의 세포는 스스로 손상된 DNA를 정상으로 복구할 수 있지만 복구기능에 결함이 생긴 세포는 DNA 손상을 복구하지 못한 채 유전자 돌연변이 과정을 거쳐 대부분 암세포로 변하게 된다.

특히 대장 부위 세포의 경우 DNA 손상 복구과정 중 틀린 짝 복구(Mismatch Repair, DNA 복제 중 염기쌍이 잘못 결합되는 경우 이를 복구하기 위해 MutS단백질이 손상 부위에 작용해 잘못된 DNA 가닥을 제거해 염기쌍 오류를 교정) 과정이 제대로 진행되지 않으면 암세포로 변할 가능성이 높은 것으로 알려졌다.

대장암 중 10% 는 DNA 틀린 짝 복구과정의 결함으로 인해 발생하며, 이 암세포는 항암제 저항성이 높아 치료도 어렵다.

이로 인해 틀린 짝 복구과정 결함으로 생긴 암세포를 사멸시키는 물질의 개발은 매우 중요한 연구과제로 지목받고 있다.

기초과학연구원 명경재(사진)단장 연구팀이 틀린 짝 복구 결함으로 생긴 암세포를 선택적으로 사멸시킬 수 있는 물질인 바이칼레인을 발견하고, 효능을 확인한 연구결과가 높이 평가 받는 이유다.

바이칼레인은 DNA 염기쌍 오류가 있는 부위(틀린 짝 부위)에 선택적으로 결합했다.

연구진은 DNA 틀린 짝 복구 결함으로 인한 암세포와 정상세포에 모두 바이칼레인을 처리해 세포 내 바이칼레인의 작용 기작을 관찰했다.

암 세포에 바이칼레인을 처리한 경우 그렇지 않은 경우에 비해 XPF(DNA의 한 가닥을 자르는 효소로 평상시 DNA가 UV등에 의해 손상되면 뉴클레오티드 절단 복구 과정을 통해 손상된 부위를 복구하는데 이 과정에서 손상된 DNA가 있는 쪽의 한 가닥을 자르는 효소)라는 DNA 절단효소가 DNA를 자를 확률이 훨씬 높아진다.

결국 이중 나선이 절단돼 암세포의 사멸로 이어짐을 확인했다.

즉 바이칼레인으로 틀린 짝 복구 결함을 가진 암세포를 선택적으로 사멸시킬 수 있음을 밝힌 것이다.

연구진은 대장에서 DNA 틀린 짝 복구 결함이 생기도록 유전자 변형한 생쥐를 이용해 4주간 실험한 결과, 일반 음식을 먹은 생쥐들이 틀린 짝 복구 결함으로 인한 대장암에 걸린 반면 바이칼레인을 음식에 섞어 먹인 생쥐들은 대장암이 거의 발병되지 않음을 확인했다.

또 정상 세포에 바이칼레인을 처리한 경우 DNA 손상을 회복시키는 MutS단백질(MSH2-MSH6)이 DNA 염기쌍 오류 부위에 결합한 바이칼레인을 인식, 세포 주기를 일시 정지 시키는 시스템인 확인점을 활성화시키는 것을 발견했다.

DNA 손상 부위가 교정될 시간이 확보되기 때문에 바이칼레인이 있음에도 세포가 사멸하지 않고 살 수 있다.

연구진은 바이칼레인을 통해 정상세포에서 DNA 염기쌍 결합 오류는 틀린 짝 복구 과정 외에도 확인점의 활성에 기여한다는 사실을 새롭게 규명했다.

이에 따라 앞으로 바이칼레인을 활용하면 대장암을 비롯해 DNA 틀린 짝 복구 결함으로 발병하는 다양한 암 치료에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

한편 이번 연구결과는 암 생물학 분야 세계적 학술지인 ‘캔서 리서치(Cancer Research, If 9.329)’ 온라인판에 지난 4일(미국 현지시각)에 게재됐다.