2024년 8월 31일

새롭게 발견된 단백질, DNA 손상 막는다

 

연구자들은 DNA 손상을 멈추는 전례 없는 능력을 가진 단백질을 발견했다. 이 발견은 암에 대한 백신부터 기후 변화를 견뎌낼 수 있는 작물에 이르기까지 모든 것을 개발하는 기반을 제공할 수 있다.

 

DNA 손상 복구 단백질 C(DdrC)는 두 가지 다른 각도에서 보여짐. 출처: R. Szabla, et al. Nucleic Acids Research (2024)

 

과학자들은 Deinococcus radiodurans 내에 존재하는 DNA 손상 복구 단백질 C(DdrC)라는 새로운 단백질을 발견했다 .

 

이 꽤 흔한 박테리아(아래 그림)는 일반적으로 DNA를 손상시키거나 파괴하는 조건에서도 살아남을 수 있다.

 

예를 들어, 일반 인간 세포를 죽이는 데 필요한 방사선량의 5,000~10,000배를 견딜 수 있어 과학에 알려진 가장 방사선에 강한 유기체 중 하나. Deinococcus는 또한 이미 손상된 DNA를 복구하는 데 뛰어난다.

 

단백질 DdrC는 이번 달 Nucleic Acids Research 에 설명되어 있다. "NFL 선수가 헬멧이나 패드 없이 모든 경기를 하는 것과 같습니다." Western University 생화학과의 대학원생이자 연구 저자 중 한 명인 Robert Szabla가 설명한다. "그는 매 경기마다 뇌진탕과 여러 개의 뼈 골절을 겪었지만, 기적적으로 다음 날 연습 시간에 맞춰 밤새 완전히 회복되었다."

 

 

 

DdrC 단백질을 함유하고 있는 박테리아 Deinococcus radiodurans .

 

사블라와 그의 팀은 사스캐처원 대학(USask)에 있는 입자 가속기인 캐나다 광원 (CLS)을 사용하여 단백질의 3D 모양을 결정한 다음, 이를 바탕으로 역추적하여 놀라운 능력을 더 잘 이해했다.

 

사블라는 "캐나다 광원이 그 일에 중요한 역할을 했습니다."라고 설명합니다. "캐나다에서 가장 강력한 X선원입니다."

 

 

모든 세포는 손상을 복구하기 위한 DNA 복구 메커니즘을 가지고 있다. "인간 세포의 경우, 전체 10억 염기쌍 게놈에 두 개 이상의 파손이 있으면 스스로를 복구할 수 없고 죽는다.

 

하지만 DdrC의 경우, 이 독특한 단백질은 세포가 수백 개의 파손된 DNA 조각을 일관된 게놈으로 복구하는 데 도움이 됩니다."라고 Szabla는 말한다.

 

DNA 가닥 옆에 있는 DdrC. 출처: R. Szabla, et al. Nucleic Acids Research (2024)

 

위의 다이어그램에서 보듯이 DdrC는 DNA 가닥을 따라 미끄러지며 끊어짐을 스캔한다. 끊어짐을 감지하면 쥐덫처럼 닫힙니다. 이 트래핑 동작은 두 가지 주요 기능을 한다.

 

"DNA 손상을 중화하고 끊어짐이 더 이상 손상되지 않도록 합니다. 그리고 작은 분자 신호처럼 작용합니다. 세포에 '이봐, 여기 있어. 손상이 있어. 와서 고쳐.'라고 말합니다."

 

 

일반적으로 단백질은 복잡한 네트워크를 형성하여 기능을 수행한다고 Szabla는 말한다. DdrC는 다른 단백질이 필요 없이 스스로 기능을 수행한다는 점에서 다소 이상치인 듯하다.

 

연구팀은 이 단백질이 다른 DNA 복구 시스템의 "플러그인"으로 기능할 수 있는지 궁금했습니다. 그들은 이를 다른 박테리아인 E. coli 에 첨가하여 테스트 했습니다. 그는 "엄청나게 놀랍게도, 실제로 박테리아가 자외선 손상에 40배 이상 더 강해졌습니다."라고 말합니다. "단백질 하나만 있어도 독립형 기계와 같은 드문 사례인 듯합니다."

 

그는 이론적으로 이 유전자는 식물, 동물, 인간 등 모든 유기체에 도입될 수 있으며, 그 유기체 세포의 DNA 복구 효율을 증가시킬 것이라고 말한다.

 

"특정한 방식으로 DNA를 재배열, 편집 및 조작하는 능력은 생명공학의 성배입니다." 사블라는 계속해서 말합니다. "세포를 순찰하고 손상이 발생하면 중화하는 DdrC와 같은 스캐닝 시스템이 있다면 어떨까요? 이는 잠재적인 암 백신의 기반을 형성할 수 있습니다."

 

 

서방팀은 방금 Deinococcus에 대한 연구를 시작했습니다 . "DdrC는 이 박테리아의 잠재적으로 유용한 단백질 수백 개 중 하나일 뿐이다.

 

다음 단계는 더 나아가 이 세포가 자체 게놈을 고치는 데 사용하는 다른 것들을 살펴보는 것입니다. 왜냐하면 우리가 어떻게 작동하는지 또는 어떻게 유용할지 전혀 알 수 없는 도구를 훨씬 더 많이 찾을 것이기 때문입니다."

 

 

 

댓글 »