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성과명핵산절단효소의 유전자 손상복구 기전규명

The Mechanism of Gap Creation by a Multifunctional Nuclease During Base Excision Repair(SCIENCE ADVANCES (IF: 14.136, 2020년 기준))

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지원사업
중견연구지원사업 및 기초연구실
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
광주과학기술원
연구자
유정민, 이동훈, 임혜련, 지상미
발표일
2021-07-14
조회수
78

핵산절단효소의 유전자 손상복구 기전규명


DNA 염기손상 복구과정 중 알려지지 않은 핵심과정 규명



개요

이광록 교수(광주과학기술원) 연구팀이 DNA 손상 복구과정에서 AP 핵산절단효소가 손상부위를 단순히 절단하는 것이 아니라 연속적으로 분해하여 DNA 틈새 구조를 생성, 복구과정을 조절하는 기전을 알아냈다고 밝혔다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업 및 기초연구실 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 7월 14일 온라인 판에 게재되었다.


연구 내용

단일분자 형광 이미징 기술을 이용하여 AP 핵산절단효소 (AP endonuclease / ExoIII)와 DNA 중합효소 (DNA polymerase)의 상호작용을 실시간으로 관찰하였다.
※ AP 핵산절단효소 (AP endonuclease/ExoIII): DNA 염기손상으로 생긴 AP 부위 (AP site)를 인지하여 절단하고 난 후 연속적으로 DNA을 분해하는 다기능 핵산절단/분해효소

* DNA 틈새 구조 (DNA gap structure): 효율적인 유전자 복구를 위해 이중 가닥의 DNA를 단일 가닥 DNA로 만드는 과정

AP 핵산절단효소가 AP 부위 (AP site)에 강하게 고정되어 해리되지 않고, 연속적으로 빠르게 DNA를 분해하여 DNA 틈새를 만드는 앵커-기반 작동기전 (anchor-based mechanism)을 발견하였다.

* AP 부위 (AP site, apurinic/apyrimidinic site): 당, 인산, 염기로 구성된 DNA가 세포 대사과정에 발생하는 여러 화학 물질 혹은 자외선에 의해 다양한 형태로 손상된 염기가 DNA glycosylase에 의해 염기가 제거된 DNA 부위

AP 핵산절단효소가 앵커-기반 작동기전을 이용하여 염기손상부위를 빠르게 제거 후 최소한의 DNA 틈새를 만들어 DNA 중합효소가 작동할 수 있도록 유도하였고 이 과정이 정교하게 시공간적으로 조절됨을 규명하였다.


기대 효과

다른 DNA 손상복구 관련된 효소들의 작동기전 연구의 새로운 통찰력을 제공하고 새로운 AP 핵산절단효소 작동기전을 바탕으로 새로운 신약개발 표적을 제공할 것으로 기대된다.


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