세포분열 과정서 교과서 뒤집는 발견…"암치료 응용 기반"

하이커뮤니티매니져 0 26 10.21

인간 난소암세포의 세포분열 중기 모습. 염색체는 회색으로, 염색체가 따라 움직이는 미세소관은 영상에서 보이는 깊이에 따라 다양한 색상으로 표현됐다. 오른쪽에 세포 중심부로 이동하지 않은 일부 염색체도 관찰된다. 세포분열 오류는 장애, 불임, 암의 원인으로 작용할 수 있다. 루드르 보스코비치 연구소 제공

세포분열 과정에서 핵심적인 단백질의 기능이 새로 밝혀졌다. 교과서에도 실려 있던 기존 모델과 설명을 뒤집는 결과다. 이번 성과는 세포분열 오류로 발생하는 암이나 장애를 치료하는 데 기반이 될 것으로 기대된다.

크로아티아 루드르 보스코비치 연구소 연구팀은 세포분열에서 중심체 단백질이 기존 모델과 달리 염색체를 세포 중심부로 이동시키는 '기관차' 역할이 아니라 염색체가 출발하도록 신호를 주는 '신호등' 역할이라는 사실을 밝혀내고 연구결과를 21일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 2편의 논문으로 공개했다.

세포분열은 우리 몸에서만 1초에 수백만번씩 일어나는 주요 생명현상이다. 모세포 내 유전물질인 DNA는 2배로 복제돼 염색체라는 덩어리 모양을 이루고 세포분열 중심부에서 짝을 지어 정렬된다. 이후 염색체 쌍은 분열해 양쪽 딸세포로 똑같이 분배된다.

세포분열 과정에서 염색체가 제대로 분열하지 않아 한쪽에 쏠리는 등의 현상은 암이나 유전질환, 불임의 주요 원인으로 지목된다.

건강한 인간 세포의 세포분열 과정. 유전정보를 담은 염색체가 가운데로 정렬한 다음 분열돼 두 딸세포로 똑같이 분배된다. 루드르 보스코비치 연구소 제공

염색체는 보통 DNA를 실은 화물로 묘사된다. 염색체는 철로 역할을 하는 가느다란 섬유 모양 세포골격인 미세소관을 타고 중심부로 이동한다. 그동안 중심체단백질(CENP-E)은 가장자리에 있는 염색체를 끌어당겨 중앙으로 데려가 정렬시키는 기관차로 비유됐다.

연구팀이 세포분열 과정에서 CENP-E의 역할을 자세히 관찰한 결과 CENP-E는 염색체에 직접 힘을 가하는 것이 아니라 염색체를 선로에 안정적으로 고정시키는 '초록불' 신호를 주는 것으로 나타났다. 기관차보다는 신호등에 가까운 셈이다.

세포분열 초기에 '오로라 키나아제'라는 단백질은 세포에 '빨간불' 신호를 보내 염색체가 잘못된 위치에 너무 일찍 자리 잡는 것을 방지한다. 일종의 안전장치다. 하지만 빨간불 신호가 너무 과도할 경우 세포분열이 진행되지 않는다.

건강한 인간 세포의 세포분열 중기 모습. 영상에서 보이는 깊이에 따라 미세소관이 다양한 색으로 표현됐다. 루드르 보스코비치 연구소 제공

연구팀은 "이때 CENP-E가 개입해 염색체가 출발 지점에 고정될 수 있을 만큼만 초록불로 전환한다"며 "이후 염색체는 미세소관을 타고 자연스럽게 이끌려 중앙에 정렬된다"고 말했다. 염색체의 이동 과정에서 '힘과 운동'보다 '조절과 타이밍'이 중요하다는 뜻이다.

지난 약 20년간 생물학 교과서는 CENP-E가 미세소관을 따라 움직이는 모터 단백질이라고 설명했다. CENP-E가 실제로는 염색체 이동 자체에 거의 기여하지 않는다는 사실이 드러나며 기존 설명을 뒤집은 것이다.

연구결과를 응용하면 비정상적인 세포분열을 억제하거나 중단된 분열을 재개하는 암 치료제 개발 등으로 이어질 수 있다.

연구팀은 "단순히 모델을 재구성한 것이 아니라 질병과 직접 연결되는 메커니즘을 규명한 것"이라며 "새로운 진단법, 치료법 개발의 문을 열어준다"고 밝혔다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=74655

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