단일 DNA분자 절단부위 형광표지법 개발

자외선에 의한 DNA 손상부위 단일분자 수준서 관찰

 

국내 연구진이 형광현미경으로 자외선에 의한 DNA 손상부위를 직접 들여다 볼 수 있는 방법을 개발해냈다. 자외선이나 방사선에 의한 DNA 손상으로 발생하는 여러 질병을 이해하는 것이 가능해질 전망이다.

서강대학교 화학과 조규봉 교수팀의 이진용 박사과정 학생이 제1저자로 참여한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심)의 지원으로 수행됐고, 연구결과는 영국화학회 발간 학술지 Chemical Communications 5월 25일자 표지논문으로 게재됐다.

과도한 자외선에 노출되면 DNA 사슬이 절단되는데 기존 전기영동 방법 등으로는 절단여부만을 알 수 있고 절단부위는 알기 어려웠다.

전기영동(gel electrophoresis)은 전압이 걸린 다공성 젤에서 DNA 분자를 이동시켜 작을수록 빨리 이동하는 특성을 이용해 DNA 크기 차이를 알 수 있는 분자생물학 기법이다.

조규봉 교수팀은 폭이 2nm에 불과한 DNA 사슬 하나하나를 대상으로 손상된 부위를 형광으로 표지하는 방법을 고안해냈다.

DNA 손상부위에 DNA 사슬을 구성하는 뉴클레오티드를 중합(重合)시켜 끊어진 사슬을 다시 이어주는 DNA 중합효소(重合酵素)를 이용했다. 다만 뉴클레오티드에 형광물질 꼬리를 달아주어 DNA 중합효소가 일하고 있는 손상부위가 빛나도록 한 것이다.

뉴클레오티드는 DNA 사슬을 이루는 기본단위다.

이를 통해 기존에 검출할 수 없었던 단일 DNA 분자수준에서의 미세한 손상도 잡아낼 수 있고, 손상 DNA 부위에 어떤 유전자가 자리 잡고 있는지 알 수 있다.

교수팀은 이 방법을 통해 바이러스의 몸체를 만드는데 필수적인 유전자는 자외선 손상에 비교적 강하다는 사실도 알아냈다.

오존층이 없어 자외선 노출이 많았던 생명의 초기단계부터 존재한 바이러스가 자외선 손상에 강한 염기서열만을 채택해 생존에 적합하도록 진화했다는 설명이 가능하다.

실제 실험에 이용된 바이러스의 중요 유전자에서는 자외선에 의해 서로 붙어버려 DNA 사슬의 절단을 일으키는 연속된 티민 염기서열이 거의 발견되지 않았다.

티민은 DNA를 이루는 뉴클레오티드는 염기와 당, 인산이 1:1:1의 비율로 구성되는데 4종류의 염기(아데닌, 구아닌, 사이토닌, 티민) 중 하나다.

조 교수는 “자외선 및 방사선 등에 의한 DNA 손상을 단일 분자수준에서 확인할 수 있어, DNA 손상에 의한 질병의 원인 규명 및 피부암 등의 질병 치료에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.