면역 반응 조절하는 염색질 3차 구조 규명

의대 김형표 교수, 양보배 박사(열대의학) 연구팀

의대 김형표 교수, 양보배 박사(열대의학) 연구팀이 수지상세포의 유전자 발현을 조절하는 인핸서에 영향을 미치는 염색질 3차 구조를 밝혔다. 

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 17.694)’에 게재됐다. 

수지상세포는 세균, 암세포를 인지하고 면역세포인 T세포에 알려 면역 기능이 작동하도록 한다. 수지상세포가 제대로 기능하기 위해서는 유전자 발현이 필요하다. 인핸서(Enhancer)는 이러한 유전자 발현의 시기와 장소를 결정한다. 

인핸서는 외부 환경에 영향 받으며 원거리에 위치한 유전자도 조절이 가능한 것으로 알려져 인핸서의 위치는 물론 인핸서가 표적하는 유전자를 알아내는 것이 유전자 발현 조절을 이해하는 필수 과제가 됐다. 

연구팀은 수지상세포의 유전자 발현을 조준하는 인핸서 정보를 규명하기 위한 실험을 진행했다. 

먼저 유전자를 포함하고 있는 염색질의 3차 구조를 분석했다. 수지상세포 DNA 길이는 2미터에 이르지만 지름이 십만분의 일 밖에 안되는 세포핵에 담겨 있다. 염색질 3차 구조는 세포마다 독특한 특성을 가지며 외부 자극에 따른 인핸서의 활성과 유전자 발현을 조절하고 있다. 연구팀은 염색질 3차 구조가 인핸서 활동에 영향을 미친다는 것을 발견했다. 

다음으로 수지상세포가 작용하는 과정을 알아보기 위해 수지상세포의 유전자 발현을 조절하는 인핸서를 밝히기 위한 연구를 실시했다. 

인핸서가 조절하는 표적 유전자를 규명하기 위해 하이칩 기술을 이용해 ‘인핸서 네트워크 지도’를 작성했다.  

이를 통해 인핸서와 표적 유전자 사이의 거리가 멀리 떨어져 있더라도 염증 반응으로 일어나는 염색질 3차 구조 변화로 위치를 조절해 수지상세포의 유전자 발현과 면역 기능 조절에 영향을 끼치는 것을 확인했다.  

이와 함께 염색질 3차 구조를 결정하는 CTCF 단백질 유전자 결핍 마우스를 제작해 염색질 3차 구조 조절 단백질 CTCF가 수지상세포의 유전자 발현에 필수적이라는 것을 규명했다. 

한편 이번 연구는 한국연구재단에서 지원하는 중견연구, 바이오의료기술개발사업, 우리 대학교 의과대학 교내연구비 등의 지원을 받았다.