김태수 교수팀 연구 논문, 세계적 학술지 <Science Advances> 게재
암 등 다양한 질환과 연관된 Set1-COMPASS 복합체·H3K4 메틸화 새로운 조절 기전 규명
생명과학과 김태수 교수팀이 히스톤 H3K4 메틸화 패턴을 미세 조절하는 새로운 기전을 규명했다.
김태수 교수(교신저자), 우현주 박사(제1 저자), 그리고 오구택 교수(공동연구) 연구팀은 강원대학교와 서울대학교 연구팀과의 공동연구를 통해 N-말단 아세틸화가 Set1-COMPASS 단백질 복합체의 기능에 미치는 영향을 밝혀냈다. 이번 연구 성과는 <Science Advances (IF=13.6)> 온라인판에 7월 12일(금) 게재됐다.
유전자 발현조절에 중요한 히스톤(Histone)의 H3K4 메틸화는 진화적으로 보존된 히스톤 변형의 한 종류이다. 이러한 H3K4 메틸화는 효모에서 인간까지 매우 잘 보존되어있는 Set1-COMPASS 복합체에 의해 유도된다. 그러나 현재까지 이 복합체의 기능 및 H3K4 메틸화를 조절하는 단백질 변형(post-translational modification)에 대해서는 알려진 바 없다. 이번 연구에서는 Set1-COMPASS 복합체에 포함된 단백질들의 N-말단 아세틸화가 H3K4 메틸화 패턴을 조절하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 발견했다.
Set1-COMPASS 복합체의 N-말단 아세틸화에 의한 H3K4 메틸화의 조절
연구팀은 N-말단 아세틸 전이효소(N-terminal acetyltransferase)가 Set1-COMPASS 단백질을 아세틸화시키고 이를 통해 H3K4 메틸화 패턴을 조절할 수 있음을 밝혔다. 특히, NatA가 결핍된 경우 전체 H3K4me3이 많이 감소하고 H3K4me2 peak가 유전자 5’ 전사 영역에서 프로모터로 이동하는 현상이 관찰됐다. NatA는 Set1-COMPASS 복합체의 세 가지 단백질인 Shg1, Spp1, Swd2의 N-말단 아세틸화을 유도하며, 이러한 아세틸화가 H3K4 메틸화 패턴 형성에 중요한 역할을 한다는 것이 밝혔다. 또한, NatB 역시 Swd1의 N-말단 아세틸화를 통해 H3K4 메틸화에 영향을 미친다는 사실을 규명했다. 이번 연구는 H3K4 메틸화 패턴을 조절하는 새로운 기전을 제시함으로써, 유전자 발현조절 기전에 대한 이해를 높일 수 있을 것으로 기대된다.
김태수 교수는 “인간에서 대장암 및 폐암을 포함한 다양한 질환과 관련이 있는 Set1-COMPASS 복합체 및 H3K4 메틸화의 새로운 조절 기전을 규명했고, 이를 통해 관련 질환의 원인 규명 및 치료법 개발을 위한 새로운 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 멀티태스킹 대식세포 선도연구센터와 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
(왼쪽부터) 김태수 교수, 우현주 박사