복잡한 유전자발현 과정에 대한 이해를 높이는 성과가 국내에서 나왔다.
한국기초과학지원연구원(KBSI·원장 신형식)은 전성훈 연구장비운영부 전자현미경·분광분석팀 박사팀이 국제공동연구를 통해 유전자 발현 첫 단계를 수행하는 '전사(Transcription)복합체' 3차원 구조를 규명했다고 21일 밝혔다.
전사는 DNA 유전정보를 이용해 'mRNA(정보를 전달하는 전령 RNA)'를 만드는 과정을 말한다. mRNA를 합성하는 'RNA 중합효소'는 전사 인자들과 상호작용해 전사 과정을 수행한다.
연구팀은 전사 인자 'TFEα' 작용 기작을 이해하고자 고세균(단세포로 된 미생물 일종) 전사 과정을 분석했다.
KBSI 선도연구장비인 초저온 투과전자현미경(Cryo-EM) 시스템을 활용해 전사복합체 생체시료를 급속 동결시킨 후 3차원 입체구조를 분석했다. 그 결과 TFEα가 RNA 중합효소 '집게 도메인(영역)' 및 '줄기 도메인'에 직접 결합하는 것을 확인했다.
또 효소 구조를 '열림' 상태로 변화시켜, RNA 중합효소가 DNA와 결합하게 한다는 사실을 확인했다. 결합 후에는 도메인이 다시 '닫힘' 상태로 변화해 전사 과정이 안정적으로 진행되도록 한다는 것도 밝혔다.
연구팀은 이어 TFEα의 특정 아미노산이 DNA 이중 나선을 풀어 전사가 시작되도록 유도함을 알아냈다.
이번 연구에는 전성훈 KBSI 선임연구원(공동제1저자 및 공동교신저자), 현재경 오키나와과학기술대학원대학교(OIST) 박사(공동제1저자), 조현수 연세대 교수(공동교신저자), 무라카미 카즈히코 펜실베니아 주립대 교수(공동교신저자) 등이 참여했다.
전성훈 박사는 “많은 질병들이 유전자 발현 이상으로 발생하는데, 전사 과정 초기에 대부분 유전자 발현이 조절된다”며 “RNA 중합효소 및 전사 과정에 대한 분자 수준에서의 이해는 구조를 기반으로 한 질병 치료제 개발에 바탕이 될 것”이라고 밝혔다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
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