노태영 교수팀 연구 논문 <Nucleic Acids Research> 게재
노태영
생명과학과[대학원]
암세포의 사멸을 유도하는 새로운 개념의 염색질 미세조정 인자 발견
후성유전학적 진단 및 치료법 개발 활용 기대
생명과학과[대학원] 노태영 교수팀이 암세포의 사멸을 유도하는 새로운 개념의 염색질 미세조정 인자를 발견했다. 해당 연구 결과를 담은 논문 「Forkhead box protein D2 suppresses colorectal cancer by reprogramming enhancer interactions」은 생화학 및 분자생물학 분야 권위 학술지인 《Nucleic Acids Research(IF=19.160)》에 게재됐다.
미 행정부가 2025년까지 암 사망률을 50%까지 줄이겠다는 ‘Cancer Moonshot’ 프로젝트를 발표하는 등 암 정복을 위해 전 세계가 막대한 투자를 하고 있는 가운데, 암을 정복하기 위한 연구 분야의 발전이 거듭하고 있다. 최근에는 바이오빅데이터의 생산과 생명정보학적 분석 기술의 발전으로 유전자 변이 없이 염색질 수준에서의 구조 변화, 핵산 및 단백질의 화학적 수식 등을 통해 유전자 발현이 조절되는 후성유전학적 발암 기전들이 규명되고 있다.
이러한 후성유전학적 발암 기전 규명을 위한 시도는 세포의 운명에 대한 이해의 폭을 넓혀 줄 수 있어 이에 대한 기대가 크다. 노태영 교수팀은 이번 연구에서 줄기세포와 암세포에서 조직특이적으로 유전자 발현을 조절하는 전사조절인자 네트워크와 염색질 구조 상호작용 변화에 대한 심층 분석을 통해 세포 운명 결정의 열쇠를 밝히고자 했다.
연구팀은 먼저 소장과 대장 줄기세포에서 전사조절인자 매개 유전자 조절 네트워크(Gene Regulatory Network, GRN)를 분석, 기존에 알려지지 않았던 ‘FOXD2 유전자’가 대장에서 핵신 전사조절인자라는 가능성을 확인하고, FOXD2에 대한 분자세포생물학적 연구를 진행했다. 이를 통해 FOXD2가 염색질 구조와 역학, 특히 프로모터와 인핸서 사이의 상호작용을 재프로그래밍하여 세포 유형 및 유전자 특이적 방식을 취함으로써 대장암 발달을 억제한다는 새로운 분자 기전을 밝혀내고, FOXD2를 염색질 미세조정 인자(chromatin-tuning factor)로 명명했다.
연구팀은 결장 또는 대장의 내벽으로 발달하는 성체 줄기세포에 특이적으로 발현하는 FOXD2 전사인자가 장내 세포의 분화 및 항상성 유지에 중요한 역할을 하며, 세포핵 안의 염색질을 미세-조정함으로써 대장암 억제에 효과적이라는 분자 기전을 최초로 규명했다. 또한, 각 조직의 성체줄기세포에 특이적이고 질환 관련성이 높은 전사 인자에 대한 후성유전학적 조절을 통한 새로운 암 치료제 개발의 새로운 패러다임을 제시했다.
노태영 교수는 “본 연구의 플랫폼을 통해 대장암뿐만 아니라 다양한 질환 특이적 염색질-미세 조정인자를 발굴할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝히며 “이번 연구가 기존에 알지 못했던 분자적 기능의 가능성을 밝히고, 정상 조직으로부터 다양한 질환의 발병을 이해하는 데 도움을 주어 후성유전학적 진단 및 치료법 개발에 활용할 수 있을 것”이라고 전했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자 지원사업, 차세대응용오믹스사업, 줄기세포기반융복합원천기술개발사업, 바이오연구데이터활용기반조성사업의 지원을 받아 수행됐다.
본교는 세계적 수준의 성과 창출을 위한 창의 연구 생태계 조성을 위해 'Ewha Frontier 10-10 사업'을 추진, 국제경쟁력을 갖춘 ‘선도분야’와 미래 유망 ‘도전분야’를 선정해 각 분야에서 세계적 석학 초빙을 비롯한 전폭적인 지원을 하고 있다. 노태영 교수는 차세대 오믹스 기술을 활용한 후성유전체 분석 권위자로, 'Ewha Frontier 10-10 사업' 선도분야 ‘LIVE 사업단’(단장 정우진)의 연구를 이끌고 있다.