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[경남=NSP통신] 박광석 기자 = 유전자의 이중나선 구조가 Z-DNA 결합 단백질에 의해 선택적으로 B-DNA에서 Z-DNA로 변환되는 과정에서 생성되는 중간단계 DNA의 화학구조가 국내 연구진에 의해 처음으로 규명됐다.

이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업과 해양극지기초원천기술개발사업, 경상대의 ‘시스템합성농생명사업단’의 지원으로 경상대 화학과 이준화 교수팀과 KAIST 화학과 최병석 교수팀이 공동으로 진행했다.

연구 결과는 화학분야 최고 학술지인 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS: IF=9.019)’ 온라인 속보 (3월 7일자)에 게재됐다.

※ 논문명 : NMR study on the B-Z junction formation of DNA duplexes induced by Z-DNA binding domain of human ADAR1

이번 연구의 첫 개가를 올린 핵심연구 장비인 700 MHz 핵자기공명분광기(NMR)는 경상대가 교과부의 지원으로 지난해 설치한 것으로 국내 대학에서는 최고의 성능을 자랑하는 최첨단 연구장비다.

이준화 교수 연구팀은 Z-DNA 결합 단백질에 의해 유전자의 일부분만 선택적으로 오른나선(B-DNA) 구조에서 왼나선(Z-DNA) 구조로 변환되는 과정에 대한 분자 메커니즘을 규명했다.

Z-DNA는 암유발 유전자의 발현을 조절하고 선천성 면역체계 활성화에 관여하며 천연두 바이러스의 질병관련 유전자를 조절하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

지난 2005년 성균관대 연구팀이 DNA 이중나선의 B/Z 연결부위의 3차원 입체구조를 규명해 네이쳐 誌에 발표한 바 있다. 그러나,B-DNA가 Z-DNA로 변환되는 과정에서 생성되는 중간단계 DNA의 구조에 대해서는 알려지지 않았다.

이준화 교수 연구팀은 유전자의 일부분이 B-DNA에서 Z-DNA 구조로 변환되기 위해 만들어지는 중간단계 DNA의 화학구조를 분자수준에서 규명했다.

또한 중간단계 DNA의 화학구조를 기반으로 해 유전자의 나선구조가 B-DNA에서 Z-DNA로 변환되는 분자 메커니즘을 제시했다.

이준화 교수는 “이번 연구결과는 단백질에 의한 DNA 이중나선의 구조변형, 유전자 발현조절, 및 면역체계 시스템을 이해하는데 유용할 것”이라며 “향후 암치료제나 면역치료제 개발에 실제적인 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다”고 그 가치를 설명했다.

◇ 용어설명

▲ B-DNA와 Z-DNA : 유전자인 DNA는 이중나선 구조를 가지고 있는 데 일반적으로 DNA는 이중나선의 회전방향이 오른쪽인 구조를 B-DNA라고 하고 회전방향이 왼쪽인 구조를 Z-DNA라고 부름.

▲ 중간단계 DNA : 유전자인 DNA 이중나선이 B-DNA에서 Z-DNA로 변환되는 과정에서 임시적으로 생성되어 사라지는 DNA를 의미하며 입체구조가 처음 구조인 B-DNA와 최종 구조인 Z-DNA와는 완전히 달라 구조변형 기작을 이해하는 데 아주 중요한 정보를 제공함.

▲ 핵자기공명분광기(NMR)
- 원소의 핵스핀은 강한 자기장 하에서 에너지 상태가 분리되고 두 상태 사이에서 일어나는 공명현상을 측정하는 분광기기.
- NMR은 자기장의 세기에 따라 일어나는 공명주파수가 달라지는데 예를 들면, 16.4T의 자기장을 가진 NMR에서 수소의 공명주파수는 700MHz가 되고 이를 우리는 700MHz NMR이라 부름.
- X-선 결정학과 함께 DNA, RNA, 단백질의 삼차원 구조를 해석하는 대표적 연구 방법.

▲ Z-DNA 결합단백질 : DNA에 선택적으로 결합하여 DNA의 이중나선구조를 Z-DNA가 되도록 함.

박광석 NSP통신 기자, bgs77@nspna.com
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