▲ 구아닌사중나선매듭에 의한 종양유전자 BCL3의 발현조절 기전 / 1. DNA G4매듭 형성: 종양유전자 BCL3의 프로모터에 존재하는 전사인자(SP1) 결합자리에 DNA G4매듭구조가 형성됨 2. 전사응축체형성: DNA G4에 결합한 SP1이 여러 가지 전사인자를 끌고 와서 전사응축체가 형성됨 3. 전사응축체 활성화: 전사응축체 내로 전사중합효소가 들어와 전사응축체가 활성화되면 중양유전자의 발현이 증가하게 되어 BCL3의 mRNA가 많이 만들어지게 됨 4. 전사응축체 비활성화: BCL3의 mRNA에 G4 매듭구조가 형성이 되어 SP1과 결합할 수 있게 되면 전사응축체 내에 있던 SP1을 응축체 밖으로 끌고 나와서 응축체 내의 SP1농도 감소와 응축체의 비활성화를 유도함. 이러한 결과로 종양유전자 발현이 감소하게 됨.(그림 및 설명=성균관대학교 김경규 교수)  © 특허뉴스

국내 연구진이 암세포의 성장과 전이를 촉진하는 대표적 종양유전자 BCL3의 발현 조절 원리를 새롭게 밝혀내, 맞춤형 항암 치료 전략 개발의 토대를 마련했다. 이번 연구는 종양유전자 발현을 ‘켜고 끄는’ 분자 스위치의 존재를 확인한 것으로, 기존 항암 화학·면역요법을 보완할 신개념 정밀 치료법으로 이어질 가능성이 주목된다.

성균관대학교 김경규 교수 연구팀은 DNA와 RNA에 형성되는 구아닌 4중나선(G4) 매듭 구조가 서로 반대 방향으로 종양유전자 BCL3 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 한국연구재단이 1일 밝혔다. DNA G4 매듭은 BCL3 발현을 촉진하는 ‘ON 스위치’, 반대로 RNA G4 매듭은 발현을 억제하는 ‘OFF 스위치’로 작동한다는 것이다.

연구팀은 DNA G4 구조가 전사인자 SP1과 결합해 전사응축체 형성을 촉진, BCL3 발현을 활성화한다는 사실을 확인했다. 반면 전사 과정에서 합성된 mRNA 내 RNA G4 구조는 SP1을 전사응축체 밖으로 끌어내 응축체를 해체해 발현을 억제했다. 즉, DNA와 RNA가 각각 발현 촉진·억제의 양방향 스위치로 작동하며 BCL3의 발현을 정밀하게 제어하는 새로운 기전을 보여준 것이다.

더 나아가 연구팀은 DNA·RNA G4 매듭에 결합하는 후보 물질을 투여했을 때, BCL3 발현이 선택적으로 증가하거나 감소하는 것을 입증했다. 이는 환자별 유전자 발현 특성에 따라 G4 구조를 표적으로 삼아 정밀 맞춤형 항암 치료를 구현할 수 있음을 시사한다.

김경규 교수는 “이번 연구는 종양유전자 발현을 제어할 수 있는 분자적 스위치를 세계 최초로 제시했다는 점에서 큰 의의가 있다”며 “향후 BCL3뿐만 아니라 다른 종양유전자, 더 나아가 염증성·신경질환에도 적용 가능성을 검증할 계획”이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘핵산연구(Nucleic Acids Research'에 8월 30일 온라인 게재됐다.

논문명은 G-quadruplex-dependent transcriptional regulation by molecular condensation in the Bcl3promoter이다.