백혈병·혈액암 치료 길 열었다···혈액세포 근간 알아내

[이데일리 강민구 기자] 국내외 연구진이 혈액세포의 근간인 조혈줄기세포의 생성 원리를 알아내 혈액질환과 줄기세포 이용 치료 가능성을 높였다.

기초과학연구원(IBS)은 이윤성 유전체 항상성 연구단장이 이끄는 분자유전학팀이 미국 캘리포니아주립대 샌디에이고 캠퍼스 연구팀과 히스톤 샤페론 단백질의 종류인 ‘섭티16에이치(Supt16h)’가 조혈줄기세포 발생을 관장한다는 사실을 규명했다고 23일 밝혔다.

정상 제브라피쉬(WT)와 Supt16h가 결여된 돌연변이 제브라피쉬의 모습 비교(왼쪽)와 조혈줄기세포 발생 비교(오른쪽).(자료=기초과학연구원)

히스톤은 DNA와 결합해 응축된 유전체 구조를 형성하고, DNA 활성을 조절하는 단백질이다. DNA 사슬을 조절해 DNA 유전정보를 복제하거나, 유전정보를 읽어 단백질을 만드는 등 유전자 발현에 역할을 한다. 히스톤 단백질이 DNA 사슬을 조절하는 과정에서 히스톤이 뭉치거나 DNA 사슬이 엉기지 않도록 제어하는 단백질이 히스톤 샤페론이다.

혈액세포는 백혈구, 적혈구, 혈소판을 모두 일컫는 세포로 몸속에 산소를 공급하고 면역을 담당한다. 혈액세포는 ‘조혈줄기세포’가 만들어낸다. 척추동물의 조혈줄기세포는 성체가 되는 발생 시기에 대동맥 내피 세포에서 생성된다고 알려져 있다. 하지만 이 과정에 관여하는 유전자와 각각의 기능은 정확히 알려지지 않았다.

히스톤 샤페론 단백질은 유전자 발현을 조절하는 히스톤 단백질이 뭉치거나 DNA 사슬이 엉기지 않도록 제어한다. 이 과정이 정상적으로 이뤄지지 않으면 유전정보가 손실되거나 유전자의 무분별한 발현이 일어나 암으로 이어질 수 있다. 이번 연구에서는 히스톤 샤페론 단백질 Supt16h가 조혈줄기세포 발생에도 핵심 역할을 담당함을 밝혔다.

연구팀은 조혈줄기세포 생성에 관여하는 새로운 유전자를 찾기 위해 제브라피쉬에 무작위로 돌연변이를 유발해 조혈줄기세포 발생에 문제가 있는 모델을 제작했다. 이후 유전자 정보 전체를 빠르게 읽어내기 위해 차세대 시퀀싱 분석을 통해 Supt16h 유전자에 돌연변이가 생기면 단백질 기능을 상실된다는 것을 확인했다.

또 Supt16h가 부족해지면 세포 발생을 조절하는 ‘노치(Notch)신호’ 체계에 이상이 생김을 발견했다. Supt16h가 기능을 못하면 종양억제 유전자인 p53이 지나치게 발현돼 Notch 억제 유전자인 phc1이 활성화됐다. 세포 발생에서 중요한 Notch 유전자의 발현을 감소시켜 조혈줄기세포 생성을 저해했다.

이윤성 연구위원은 “히스톤 샤페론 단백질 Supt16h가 특정 기관과 세포 발생에 필수적인 유전자 발현을 조절함을 밝히고, p53을 매개로 한 Notch 신호 체계가 조혈줄기세포 발생에 중요하다는 사실을 규명했다”며 “재생의학 분야에서 조혈줄기세포를 이용한 치료뿐 아니라 백혈병 등 혈액 질환 치료법 개선에 중요한 지표가 될 것”이라고 했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 셀 바이올로지(Nature Cell Biology)’ 온라인 판에 24일 오전 1시에 게재됐다.