숙명여자대학교(총장 문시연)는 약학대학 김용기 교수 연구팀이 세포 분열 과정에서 유전정보를 정확히 분리하기 위해 필요한 ‘염색체 응축’의 정밀 조절 원리를 규명했다고 6일 밝혔다.

연구팀은 이번 연구가 암 등 세포 분열 이상이 원인이 되는 질환을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대하고 있다.

세포가 분열할 때 길게 풀려 있던 DNA는 두 개의 세포로 정확히 나뉘기 위해 단단하게 압축된다. 이를 염색체 응축이라고 한다. 이 과정에 문제가 생기면 유전정보가 제대로 분리되지 않아 암과 같은 질환으로 이어질 수 있다. 그러나 염색체 응축이 어떤 분자적 원리로 조절되는지는 그동안 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 히스톤 단백질에 붙는 ‘활성 마커’가 분열 시점에 맞춰 제거되고 ‘억제 마커’가 축적되는 역동적 전환 과정을 규명했다. 특히 단백질 아르기닌 메틸화 효소 CARM1에 의해 형성되는 활성 마커(H3R17me2a)가 유사분열 시작과 함께 제거되며 이를 매개하는 효소가 KDM4A라는 사실을 처음으로 확인했다.

연구팀은 이러한 과정을 ‘활성 마커 제거 → 억제 마커 축적 → 염색체 구조 변화’로 이어지는 ‘마커 전환 스위치(mark switching)’ 메커니즘으로 설명했다. 이 과정이 염색체 응축을 정밀하게 조절하는 핵심 원리라는 것이다.

김용기 교수는 “히스톤 활성 마커와 억제 마커가 세포 분열 시점에 맞춰 정교하게 교차 전환되는 메커니즘을 분자 수준에서 규명했다는 데 의미가 있다”며 “암을 비롯한 세포분열 이상 질환의 이해와 차세대 항암 치료 전략 개발에 중요한 기초 자료가 될 것”이라고 말했다.

이번 연구는 숙명여대 약학대학 조예나 박사가 제1저자로 참여했으며 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 2월 26일자에 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터(MRC)와 기초연구사업(중견연구), 한-EU 첨단바이오 글로벌공동연구센터, 박사과정생 연구장려금 지원사업의 지원을 받아 수행됐다.