미토콘드리아 DNA 돌연변이 확인···암·노화 이해 단서 찾았다

[이데일리 강민구 기자] 우리 몸속 세포는 평생 DNA 돌연변이를 축적하고, 세포 간 유전적 다양성(모자이시즘)과 세포 노화를 초래한다. 국내 연구진이 미토콘드리아 DNA의 인체 내 모자이시즘 현상을 규명했다.

주영석 KAIST 의과학대학원 교수.(사진=KAIST)

한국과학기술원(KAIST)은 주영석 의과학대학원 연구팀이 서울대 의대, 연세대 의대, 고려대 의대, 국립암세터, 이노크라스와 이 같은 연구를 하고, 그 결과를 지난 22일자 국제 학술지 ‘네이처 지네틱스(Nature Genetics)’ 온라인판에 게재했다.

미토콘드리아는 세포 에너지 대사와 사멸에 관여하는 세포소기관이다. 세포핵과 독립적으로 자체 DNA를 가지고 있으며 돌연변이도 발생할 수 있다.

하지만 돌연변이를 정밀하게 찾아내는 데 필요한 단일세포 전장유전체 기술 한계로 미토콘드리아 DNA 돌연변이와 모자이시즘에 대한 연구가 부족했다.

연구팀은 31명의 정상 대장 상피 조직, 섬유아세포, 혈액에서 확보한 총 2096개 단일세포의 전장 유전체 서열을 생명정보학 기법으로 분석했다. 세포 사이에서는 평균 3개의 미토콘드리아 DNA 차이가 존재했고, 대부분은 노화 과정에서 생성됐으나 약 6%의 차이는 모계로부터 이형상태(헤테로플라스미)로 전달되는 것으로 나타났다.

특히 암 발생 과정에서 돌연변이 수가 늘었고, 이들 변이 중 일부는 미토콘드리아 RNA 불안정성에 기여했다. 연구팀은 관찰한 자료를 바탕으로 인간 배아 발생단계부터 노화·발암 과정에서 미토콘드리아 발생과 진화 과정을 이해할 수 있는 모델도 구축했다.

연구팀은 이번 연구가 사람의 정상 세포에서 발생하는 미토콘드리아 DNA 돌연변이의 형성 원리를 알아내는데 쓰여 중요한 단서를 제공할 것으로 기대했다.

주영석 KAIST 의과학대학원 교수는 “전장유전체 빅데이터를 활용해 생명과학 현상을 규명했다”며 “암 발생 과정뿐만 아니라 인간 배아 발생과정과 노화과정에서 나타나는 미토콘드리아 DNA의 변화를 이해하기 위한 방법을 수립했다”고 말했다.

연구 개요.(자료=KAIST)