국내 연구진이 암세포 핵 비대가 복제 스트레스에 따른 일시적인 반응으로 오히려 전이를 억제할 수 있다는 사실을 발견했다.

한국과학기술원(KAIST, 카이스트)은 의과대학원 분자유전학과 김준 교수 연구팀과 후성유전체학과 김지훈·세포생물학과 김유미 교수 연구팀이 암세포에서 핵이 커지는 분자적 이유를 발견했다고 26일 밝혔다.

병리학적 검사에서 세포핵 비대 현상은 암세포를 식별하는 중요한 기준 중 하나지만, 원인과 기능적 의미는 명확히 규명되지 못했다.

그러나 연구팀은 암세포의 흔한 DNA 복제 스트레스(세포가 DNA를 복제할 때 생기는 부담·오류 신호)가 핵 속 ‘액틴’ 단백질을 중합하게 만들고, 이것이 핵을 크게 만드는 직접적인 원인임을 확인했다.

이번 결과는 암세포 핵 크기 변화가 단순히 암세포가 이득을 보기 위해 진화한 형질이 아니며, 오히려 스트레스 상황에서의 임시방편적 반응으로 암세포 전이 가능성에 대한 제약을 줄 수 있음을 시사한다고 연구팀은 밝혔다. 이는 핵 비대가 복제 스트레스에 대한 일시적 반응일 수 있으며, 반드시 암의 악성화를 의미한다고만 볼 수는 없다고 했다.

연구팀은 이번 연구를 통해 ▲유전자 기능 스크리닝(수천개 유전자를 차례로 억제해 핵 크기 조절에 관여하는 주요 유전자 찾아냄) ▲전사체 분석(핵이 커질 때 어떤 유전자 프로그램이 활성화되는지 확인) ▲3차원 유전체 구조 분석(HI-C)으로 핵 비대가 단순한 크기 변화가 아닌, DNA 접힘과 유전자 배치 변화와 연결돼 있음 등을 규명했다. 또 핵이 커진 암세포가 실제로 이동성과 전이 능력이 떨어진다는 사실을 생쥐 이식 모델로 입증했다.

김준 교수는 “DNA 복제 스트레스가 핵 크기 균형을 무너뜨린다는 사실을 확인해 오래된 병리 관찰 배경 기전을 설명했다”며 “앞으로 암 진단과 전이 예측에 핵 구조 변화를 새로운 지표로 활용할 가능성을 열었다”고 밝혔다.

한편 이번 연구 결과는 ‘Replication stress-induced nuclear hypertrophy alters chromatin topology and impacts cancer cell fitness’란 제목으로 국제학술지 ‘PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 미국국립과학원회보) ’온라인판에 9월 9일자로 게재됐다. KAIST 의과대학원 김창곤 박사와 홍세명 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했다.