줄기세포 분화과정 유전자 발현 기전 규명

건국대 연구팀, 유전학 권위지 ‘플로스 제네틱스’지 발표

 

［메디컬투데이 강연욱 기자］

줄기세포 분화과정에서 유전자가 어떻게 발현되는지 처음으로 규명돼 앞으로 줄기세포를 이용한 재생의학 치료와 암 등의 난치성 질병 연구에 새로운 전기가 마련됐다.

3일 건국대학교에 따르면 의학전문대학원 생화학교실 유정수 교수팀은 미국 서든캘리포니아대학(USC, University of Southern California)의 피터 존스(Peter A. Jones)교수와 공동으로 배아줄기세포가 분화될 때 ‘SNF5’라는 단백질이 유전자 발현을 조절하는 후성유전학적 조절인자(epigenetic executor) 역할을 한다는 사실을 처음으로 밝혀냈다.

후성유전학(epigenetics)은 피부세포와 눈세포는 같은 유전자를 갖고 있지만 발현하는 유전자가 다르기 때문에 각기 다른 세포의 특성을 가질 수 있는 것처럼 유전자를 염기 서열 변화 없이 유전자 발현 조절을 연구하는 학문이다.

또한 유 교수 연구팀은 SNF5 단백질 발현을 감소시킨 세포는 세포 모양이 완전히 달라지며 분화신호에 반응하지 못하고 세포 사멸이 유도된다는 사실을 밝혀냈다.



더불어 유전자 발현 실험결과 SNF5가 줄기세포의 다분화능과 분화(differentiation)관련 유전자들을 타겟으로 가진다는 사실을 확인했다.

연구결과에 따르면 분화되지 않은 줄기세포 상태에서는 중요 전사인자인 OCT4가 해당 타겟 유전자들을 활성화시키거나 비활성화시켜 다분화능을 유지한다.

줄기세포가 분화신호를 받게 되면 크로마틴 리모델러의 중심요소인 SNF5가 기존의 OCT4 타겟 유전자들의 크로마틴 구조를 변화시켜 그 발현을 조절함으로써 세포 분화를 유도한다.

그리고 SNF5 단백질 발현이 정상적으로 이뤄지지 않으면 미성숙 분화가 유도되거나 분화하지 못하고 사멸돼 버렸다.

유정수 교수는 “그동안 줄기세포 분화가 진행됨에 따라 크로마틴 구조에 변화가 일어나고 다분화능 유지에 크로마틴 리모델링 복합체가 관련이 있다는 연구는 있었지만 실제 분화과정에서 크로마틴 복합체가 어떤 역할을 하며 또 중요한 전사 인자와는 어떤 상호작용을 가지는 가에 대한 분자생물학적 기전 연구는 이번이 처음”이라고 말했다.

이어 “최근 유전체해독기술을 이용한 연구결과 놀랍게도 암을 비롯한 여러 질병에서 크로마틴 리모델러들의 유전학적 변이들이 많이 발견되고 있다”며 “이번 연구는 줄기세포 분화과정 이해뿐만 아니라 더 나아가 암과 같은 난치성 질병 연구에도 중요한 의미를 가지며 최근 각광 받고 있는 줄기세포 등을 이용한 재생의학 치료에도 크게 기여할 것”이라고 덧붙였다.

한편 유 교수팀의 연구는 유전학 분야 국제학술지 ‘플로스 제네틱스’(PLoS Genetics)지 최근호에 발표됐다.

 
메디컬투데이 강연욱 기자(dusdnr1663@mdtoday.co.kr)