국내 연구진이 손상된 난자의 DNA를 복구하는 새로운 기전을 규명해내며 난임 치료의 새 지평을 열었다. 이로써 DNA 손상으로 인한 난자의 질 저하를 예방하고 보조생식술의 성공률을 높일 수 있는 학문적 토대를 마련했다.
한국연구재단은 성균관대학교 오정수 교수 연구팀이 난자에서 특이적으로 일어나는 DNA 손상복구 기전을 규명했다고 20일 밝혔다.
여성은 평생 사용할 난자를 난소에 품고 태어난다. 난자는 난소에서 오랜 기간 감수분열 초기 단계에 멈춰 있기 때문에 다른 체세포에 비해 DNA 손상에 취약하다. 또 보조생식술 시 난자의 체외배양 과정에서 활성산소가 증가돼 DNA 손상이 유발되기도 한다. 손상된 DNA를 가진 난자는 배아 발달이 저해되고 난임과 불임, 유산, 기형아 출산 등의 위험이 높다.
인체를 구성하는 모든 세포는 유전적 안정성을 유지하기 위해 손상된 DNA를 감지하고 복구하는 기전을 가지고 있다. 연구팀은 선행연구를 통해 난자도 DNA 손상을 감지하고 복구하는 기전이 있음을 보고하였다. 하지만 난자가 손상된 DNA를 복구하는 기전에 대해서는 아직까지 구체적으로 알려진 바가 없었다.
이번에 연구팀은 난자의 성숙 과정에서 DNA 손상복구에 관여하는 MDC1과 TOPBP1 단백질의 움직임을 관찰했다. 이를 통해 이 인자들이 평소에는 난자의 방추극에 모여 있다가 DNA 손상이 가해진 후에 염색체로 이동하는 것을 확인함으로써 난자에서 특이적으로 발생하는 DNA 손상복구의 새로운 기전을 규명한 것이다.
연구팀에 따르면 난자가 성숙 과정에서 DNA 손상이 발생하면 염색체와 방추사가 상호작용해 DNA 복구에 필요한 인자들을 방추극에서 방추사-동원체로 이어지는 경로를 통해 염색체로 이동시키는 것을 확인했다. 또 DNA 손상복구 인자의 이동이 CIP2A 단백질을 매개로 일어나며 PLK1 인산화 효소를 통해 제어된다는 것도 규명했다.
오정수 교수는 “감수분열 중기에 있는 난자에 DNA 손상이 가해지면 염색체의 움직임과 함께 방추사의 수축과 양적 증가가 일어나며 DNA 손상복구에 참여하는 단백질인 BRCA1과 53BP1이 염색체에 모집되는 새로운 사실을 확인했다”고 설명했다. 방추사는 세포의 체세포분열 때 형성되는 가는 실 모양의 섬유질 단백질이다.
오 교수는 또한 DNA 손상복구에 관여하는 주요 단백질인 MDC1과 TOPBP1이 평소에는 방추극에 존재하다가 DNA 손상이 가해지면 염색체로 이동되는 것을 확인했고, 방추사와 염색체의 동원체를 제거하면 DNA 손상복구 인자의 이동과 DNA 손상복구가 전혀 일어나지 않았다고 덧붙였다.
오 교수는 “이번 연구를 통해 여성의 생식력을 보존하기 위한 전략 개발에 필요한 기본적인 정보를 제공했다”며 “앞으로는 난자의 DNA 손상복구 능력을 제어하여 난자 노화 및 질 저하를 예방하고 치료법을 개발하기 위한 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다.
이번 연구 성과는 핵산 연구 분야 국제학술지 '뉴클레익 액시드 리서치(Nucleic Acids Research)'에 지난달 31일 게재됐다.
