기초과학연구원(IBS)은 유전체 항상성 연구단 올란도 쉐러 부연구단장 연구팀이 스위스 취리히 연방 공과대 샤나 스털라 교수팀과 함께 암세포의 DNA 회복을 막아 항암 치료에 활용되는 약물 '트라벡테딘'의 작용 기전을 규명했다고 최근 밝혔다.

 트라벡테딘은 카리브해 멍게 엑티나시디아 터비나타에서 최초로 추출된 항암 약물이다.

 항암 치료에 사용되는 암세포 DNA 손상 유발 약물과 달리, DNA 복구 능력이 활발한 암세포에 대해 더 큰 독성을 나타내는 특징을 갖는다.

 하지만, 어떤 메커니즘을 통해 항암 작용을 하는지 명확하게 규명되지 못했다.

 연구진은 DNA 단일 가닥 절단까지도 미세하게 감지할 수 있는 고효율의 '코멧(COMET) 칩' 실험으로 트라벡테딘의 효과를 비교, 분석했다.

 그 결과, 자외선에 의한 DNA 손상은 뉴클레오타이드 절제 복구(NER) 과정을 거쳐 곧 복구됐지만, 트라벡테딘에 의한 DNA 손상은 복구되지 않는다는 것을 확인했다.

 연구진은 또 트라벡테딘에 의해 손상이 복구되지 않고 세포 독성이 나타나는 현상을 DNA 복구 핵심 메커니즘 중 하나인 '전사 결합 뉴클레오타이드 절제 복구(TC-NER)'가 활발한 세포에서 관찰했다.

 TC-NER 과정은 일반적으로 DNA 전사 중 손상된 부분을 인식해 손상 부위에 다양한 복구 단백질이 모여 복합체를 형성한다. 그 후, 색소건피증 단백질-F(XPF)와 색소건피증 단백질-G(XPG)에 의해 손상된 부위가 절단되고 제거되며 점차 복구된다.

 그러나 트라벡테딘은 TC-NER 과정 중 색소건피증 단백질-G에 의한 DNA 절단 작용을 막아 복구 과정을 억제한다.

 이로 인해 최종적으로 암세포 사멸을 유도한다는 것을 밝혔다.

 연구진은 DNA 손상 부위를 유전체 전반에 걸쳐 확인하는 시퀀싱 방법(TRABI-Seq)을 통해 트라벡테딘에 의해 유발된 DNA 손상을 정확하게 식별하고 위치를 파악하는 데도 성공했다.

 이러한 정보는 트라벡테딘이나 다른 항암제가 암세포의 특정 유전자에 어떻게 작용하는지 이해하는 데 큰 도움을 준다고 연구진은 설명했다.

 특히 TC-NER이 활발한 암세포를 표적으로 하는, 환자 개개인 암 특성에 따른 맞춤형 전략으로 항암 치료 효과를 높일 수 있다.

 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인에 실렸다.