111년 만에 밝혀진 ‘핵 얼룩’의 비밀, 혁신적 암치료 대안되나

세포핵 내 존재하는 '핵 얼룩(nuclear speckles)'의 역할이 밝혀지며 이를 통한 획기적인 암치료법 개발 가능성에 이목이 집중되고 있다. 이를 연구한 미국 펜실베니아 의대의 과학자들의 논문이 5일 국제학술지 ‘몰레큘라 세포(Molecular Cell)’에 발표됐다. 

셸리 버거 세포·발달 생물학 교수 연구팀은 세포 내 '핵 얼룩'이라고 불리는 신비한 구조의 기능을 밝혀냈는데, 이것은 세포들이 특정한 유전자들의 활동을 증진시키기 위한 핵심 단백질과 협력할 수 있다는 것을 밝혀냈다.

핵 얼룩의 협력자로 지목된 단백질은 주요 종양억제단백질 p53으로 가장 잘 알려져 있다. 이러한 연구 방법은 또한 암에 대한 더 나은 암 치료로 이어질 수도 있다.

셀리 버거 교수는 "이 연구는 핵 얼룩이 유전자 발현을 조절하는 주요 역할을 한다는 것을 보여주며, 그것들이 일부 암에서 역할을 한다는 것을 암시한다"며 "이는 암에 대해서도 어떤 역할을 한다는 걸 시사한다"고 말했다.

모든 포유류 세포의 핵 안에 있는 작은 구조물인 핵 얼룩은 1910년 현미경으로 처음 관찰됐지만 그 후 111년 동안 과학자들은 그 기능에 발견한 것이 거의 없었다. 

하나의 초기 이론은 핵 얼룩이 본질적으로 저장고라는 것이었다. 왜냐하면 핵 얼룩은 유전자의 DNA를 RNA 전사체로 복사하고 그 세포들을 단백질로 변환할 수 있는 중요한 분자들을 포함하고 있기 때문이다. 

최근 몇 년간 과학자들은 핵 얼룩이 유전자 전사에 더 직접적인 역할을 한다는 증거를 찾기 시작했다. 그럼에도 불구하고 핵 얼룩을 연구하는 기본적인 어려움 때문에 그것들의 정확한 기능과 그들이 어떻게 규제되는지를 확인하는 것은 어려웠다.

이번 연구에서 연구팀은 이러한 난제들 중 일부를 극복하여 핵 얼룩이 p53과 함께 작용하여 특정 유전자의 활동을 직접적으로 강화한다는 것을 밝혀냈다.

p53은 오랫동안 ‘전역 인자’ 또는 광범위한 유전자의 활동을 제어하는 마스터 스위치로 알려져 있었지만, 연구원들은 그것이 핵 얼룩을 통해 목표 유전자의 하위 집합에 이 효과를 발휘한다는 것을 보여주었다. 단백질은 이러한 표적 유전자를 포함하는 핵 얼룩과 DNA를 결합하면서 중매인 역할을 했다. 핵 얼룩과 유전자가 가까워지면, 유전자의 전사 수준이 크게 뛰어올랐던 것이다. 

연구원들은 훨씬 더 나아가 핵 얼룩을 통해 활동이 활발해지는 p53 표적 유전자가 다른 p53 표적 유전자와 광범위하게 구별되는 일련의 기능을 가지고 있다는 것을 보여주었다.

연구에 참여한 알렉산더 교수는 "스펙클과 연관된 p53 표적 유전자는 다른 p53 표적 유전자와 비교했을 때 세포의 성장을 멈추고 세포자살과 같은 종양억제 기능에 더 많이 관여할 가능성이 있다"고 말했다.

이러한 발견은 핵 얼룩을 유전자 활동의 강화제로 확인할 뿐만 아니라, 모든 암의 절반 가량이 붕괴되는 것으로 알려진 주요 종양억제 단백질의 기능에 포함시킨다. 일부 암에서 p53은 종양억제 기능을 상실할 뿐만 아니라 암 성장을 활발하게 유도하는 방식으로 돌연변이를 일으킨다. 연구원들은 현재 핵 얼룩이 돌연변이 p53의 암 유발 효과를 매개하는데 관여하고 있는지를 알아내기 위해 연구하고 있다.

버거 교수는 "만약 그것이 사실로 판명된다면, 원칙적으로 우리는 암의 진짜 아킬레스건인 p53과 핵 얼룩 사이의 연관성을 방해하는 치료법을 개발할 수 있을 것“이라고 밝혔다. 

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