생명체는 끊임없는 세포분열 과정을 거치면서 생명을 이어간다. 분열 과정에 문제가 생기면 암 등 질병으로 이어지기도 한다. 국내 연구진이 세포분열을 마무리하는 단계에 특정 단백질이 핵심기능을 한다는 사실을 밝혀냈다.
즉, 세포분열에서 복제된 염색체를 분배하는 과정인 '유사분열'(세포주기 중 복제된 염색체를 물리적으로 반반씩 똑같이 분리해 두 개의 딸세포에 분배하는 과정)을 종결시키는 생화학적 조절절차가 국내 연구진에 의해 규명됐다.
교육과학기술부는 연세대 생화학과 송기원 교수팀이 효모 실험을 통해 세포분열 마지막 단계에 'Bfa1'이라는 단백질과 인산화효소간의 상호작용이 중요한 역할을 한다는 사실을 규명했다고 18일 밝혔다.
세포분열은 한 개의 세포가 두 개로 갈라져 세포 개수가 늘어나는 현상으로, 이 과정에서 분열되는 세포를 모세포, 분열을 통해 새로 생긴 세포를 딸세포라고 한다. 세포분열 과정에서 유전정보를 담고 있는 염색사는 세포핵 속에 실뭉치같이 뭉쳐져 있다가 굵게 꼬인 염색체로 변하며, 다시 각 염색체가 세로로 나눠져 쌍을 이룬 다음 분리돼 딸세포의 세포핵을 형성한다.
세포가 유전체의 손상을 받는 등 유전체의 안정성을 위협하는 작용이 있을 경우, 세포는 유전체의 안정성을 유지하기 위해 유사분열의 종결을 억제한다. 이 때 유사분열의 종결이 그대로 진행되면 딸세포의 DNA가 손상되며 결과적으로 암과 같은 질병이 발생할 수 있다.
그간 유전체의 안정성이 위협받는 경우의 유사분열 종결 억제기전은 몇몇 연구그룹에 의해 보고됐으나, 정상 분열에서 종결기전의 조절은 잘 알려져 있지 않았다.
송 교수팀은 신호전달계의 스위치로 작용하는 단백질(Bfa1)의 4개의 아미노산기가 특정 인산화효소에 의해 인산화되고, 이 때문에 세포내 위치변화가 유발돼 유사분열의 시기가 조절된다는 것을 확인했다.
결과적으로 세포에 유전체의 안정성이 위협받는 경우와 그렇지 않은 경우, 서로 다른 기전에 의해 유사분열의 종결과 시기가 섬세하게 조절될 수 있다는 사실을 제시했다.
송 교수는 "이번 연구결과는 생명 유지의 핵심과정인 세포분열의 새로운 조절 기전을 규명한 데 의의가 있다"며, "향후 세포분열 이상으로 야기되는 현상인 암 등을 제어할 수 있는 응용기술 개발에 기여할 수 있다"고 말했다.
한편 이번 연구는 '21세기프론티어 미생물유전체활용기술개발사업단'(단장 오태광)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구결과는 유전학계의 세계 최고 권위 학술저널인 'PLoS Genetics'지 지난 12일자 온라인 판에 게재됐다.
