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DNA가 손상되었을 때 세포가 DNA 복제를 중단시키는 메커니즘이 밝혀졌다. 미국 채플 힐에 있는 노스캐롤라이나 대학의 Yue Xiong 박사를 비롯한 연구팀은 DNA가 손상되면 손상된 DNA에 결합하는 단백질이 DNA 복제를 촉진하는 단백질의 유비퀴틴화를 유도하여 분해함으로써 복제를 중단시킨다는 사실을 발견하여 Nature Cell Biology 온라인 판에 발표하였다.
세포에서는 세포분열 주기에 관련된 단백질들을 표지를 붙여 재생시키거나 분해함으로써 세포분열을 조절하는 메커니즘을 가지고 있다. Xiong 박사의 연구실에서는 E3 유비퀴틴 라이게이즈라는 효소 그룹을 연구해왔는데 이 효소들은 구조가 잘못되어 기능을 못하는 단백질이나 세포 내에서 더 이상 필요하지 않은 단백질에 유비퀴틴이라는 작은 단백질 표지를 부착하여 분해되도록 하는 기능을 가지고 있다.
이번 연구에서는 cullin 의존성 유비퀴틴 라이게이즈 패밀리 가운데 Cullin4 (CUL4)라는 효소를 대상으로 하였다. 연구팀은 CUL4의 작용 무대가 바로 복제허락 인자에 해당하는 CDT1과 손상 DNA 결합단백질인 DDB1 (damaged DNA binding protein)이 관련된 경로라는 사실을 발견하였다. DDB1은 색소성 건피증이라는 자외선에 극도로 민감한 유전성 질환에 관련되어 있다.
CDT1은 DNA의 복제를 보장해주는 단백질이기 때문에 복제가 끝난 후에는 CDT1이 분해되어 세포분열이 끝나기까지 다시 복제가 시작되지 않도록 해야 한다. 뿐만 아니라 DNA가 손상되었을 때에도 세포는 재빨리 CDT1을 분해하여 손상된 상태의 DNA가 복제되는 것을 박아야 한다. 이 때 CDT1의 분해를 유도하는 것이 바로 유비퀴틴 라이게이즈 효소이다.
Xiong 박사의 연구팀은 이번 연구를 통해 DDB1이 DNA 손상을 체크하는 단백질이라는 것을 알게 되었다. DNA가 손상되면 DDB1은 CDT1을 CUL4로 유도한다. CUL4는 CDT1에 유비퀴틴을 부착하고 15분 후에는 CDT1이 분해된다. 이 결과는 DDB1이 유전적인 안정성을 유지함으로써 암의 발생을 억제하는 단백질이라는 사실을 보여준다.
한국과학기술정보연구원(KISTI)
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