한양대학교 화학과 배상수 교수 공동연구팀이 기존 이중나선 구조로 알려진 DNA와 다른, 4중 나선으로 이뤄진 'AC-motif' DNA 구조를 5일 발견했다.

배 교수와 성균관대 의학과 김경규 교수·허정환 박사, 광주과학기술원(GIST) 화학과 박진주 교수 공동연구팀은 세포 내에 'AC-motif'라는 새로운 DNA 구조가 존재하며 이 구조가 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다. 

1953년 세포의 유전정보를 저장하는 DNA가 이중나선 형태의 B형 DNA라는 것을 밝힌 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 그 공로로 1962년 노벨 생리의학상을 수상한 바가 있다.

이후 약 60억 개 염기로 이뤄진 사람 유전체를 구성하는 DNA는 주변 환경과 세포작용, 그리고 염기서열 등에 따라 이중나선 구조 외에도 다양한 구조를 가질 것으로 예측되어 왔다. 하지만 현재 DNA는 몇 개의 구조만 알려져 있고 기능에 대한 연구가 부족한 상황이었다.

끝내 연구팀은 DNA를 구성하는 4개의 염기 가운데 아데닌과 사이토신이 반복되는 염기서열이 마그네슘의 존재하는 환경에서 4중 나선구조를 갖는다는 사실을 발견했고, 이를 'AC-motif'라 명명했다. 

비트코인 스포츠토토은 아데닌과 사이토신이 반복되는 여러 종류의 올리고뉴클레오타이드를 합성하고 이들의 3 차구조 형성 및 금속이온의 영향을 연구했다. 그리고 원편광이색 분광분석법(CD spectroscopy), 자기공명분광분석법(Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy), 형광분광분석법(Fluorescence spectroscopy) 및 분자동력학 계산법을 이용해 'AC-motif'가 두 쌍의 이중나선이 엇갈린 4중 나선구조를 갖는다는 사실을 확인했다.

나아가 이 4중 나선구조에 의해 유전자 발현이 조절될 수 있다는 사실까지 밝혀냈다. 연구팀은 ‘AC-motif’가 ‘CDKL3’라는 발암유전자의 발현을 조절할 수 있음을 세포실험과 유전체 교정기술을 이용해 알아냈다.

세포의 모양, 특징 및 기능은 각 세포에서 어떤 유전자들이 발현되고 있냐에 따라 결정된다. 따라서 유전자 발현은 세포 내·외 신호 및 다양한 인자에 의해 정밀하게 조절되고 있다.

하지만 아직 유전자 발현이 조절되는 원리가 완전히 알려져 있지 않고, 특히 핵산의 구조 및 염기 서열이 유전자 발현에 미치는 영향은 베일에 싸여 있다.

연구팀은 ‘AC-motif’ 같은 DNA 구조가 유전자 발현을 조절함을 규명함으로써, 유전자발현조절의 새로운 원리를 제시한 데 더해 질환 관련 유전자 발현을 제어하는 신약 발굴 연구의 실마리가 될 것으로 기대하고 있다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 삼성미래기술육성재단 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 핵산분야 국제학술지 뉴클릭 액시드 리서치 (Nucleic Acids Research) 9월 1월 자에 온라인 게재됐다.