새로운 센서로 DNA 복구 실시간 관찰 가능

네덜란드 위트레흐트 대학교 연구진은 살아있는 세포 내에서 DNA 복구 과정을 실시간으로 관찰할 수 있는 혁신적인 형광 센서를 개발했습니다. 이 획기적인 기술은 출판 Nature Communications 저널에 게재된 이 연구는 암 연구, 약물 안전 테스트, 노화 연구를 크게 발전시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

일반적으로 세포 내 DNA는 햇빛, 화학 물질, 방사선 등 다양한 요인에 의해 끊임없이 손상됩니다. 세포는 일반적으로 이러한 손상을 효율적으로 복구하지만, 이러한 복구 메커니즘에 문제가 생기면 노화, 암, 그리고 기타 질병으로 이어질 수 있습니다.

지금까지 연구자들은 살아있는 세포에서 이러한 복구 과정을 관찰하는 데 어려움을 겪었으며, 종종 세포를 죽이고 고치는 방법에 의존하여 정적인 스냅샷만 제공했습니다.

위트레흐트 대학교의 새로운 센서는 중요한 전환점을 보여줍니다. 이 센서는 살아있는 세포와 유기체 모두에서 DNA 손상과 복구 과정을 지속적으로 관찰할 수 있게 해줍니다.

"저희 센서는 다릅니다." 위트레흐트 대학교 유전체 생물학 및 후성유전학과 교수이자 학과장인 수석 연구원 툰카이 바우벡은 보도자료를 통해 이렇게 밝혔습니다. "세포가 이미 사용하는 천연 단백질에서 추출한 부품으로 제작되었습니다. 손상 부위를 스스로 오가며 작동하기 때문에, 저희가 관찰하는 것은 세포의 실제 행동입니다."

센서는 세포가 사용하는 단백질에서 유래한 도메인에 형광 태그를 부착하여 작동하는데, 이 태그는 손상된 DNA의 마커에 잠시 결합합니다. 이러한 상호작용은 부드럽고 가역적이어서 세포의 복구 과정을 방해하지 않으면서 손상 부위를 드러냅니다.

이 도구를 설계하고 테스트한 생물학자 리차드 카르도소 다 실바는 획기적인 순간을 강조했습니다.

그는 보도자료에서 "몇 가지 약물을 테스트하던 중, 상용 항체가 빛을 내는 지점에서 센서가 정확히 빛을 내는 것을 보았습니다."라고 말했습니다. "그 순간 '이게 효과가 있겠구나'라고 생각했습니다."

이러한 발전의 의미는 매우 깊습니다.

이전에는 연구자들이 DNA 복구의 다양한 시점을 파악하기 위해 수많은 별도의 실험을 수행해야 했습니다.

이제 연구진은 단일 연속 시퀀스에서 전체 복구 과정을 관찰하여 세포 행동에 대한 더 높은 해상도와 더 현실적인 그림을 얻을 수 있습니다.

연구팀은 세포 배양에서 그치지 않았습니다.

Utrecht University의 협력자들은 센서를 테스트했습니다. C. 엘레일반적으로 사용되는 모델 생물입니다. 이 센서는 벌레의 발달 과정에서 프로그램된 DNA 절단을 효과적으로 밝혀내어 실험실 세포 배양을 넘어서는 도구의 적용 가능성을 보여주었습니다.

"이 도구는 실험실 세포에만 적용되는 것이 아니라 실제 생명체에도 사용할 수 있다는 것을 보여주었습니다."라고 바우벡은 덧붙였다.

이 센서는 앞으로 더 많은 연구 가능성을 열어줄 것입니다. 다른 분자 구성 요소에 부착하여 유전체 전체의 DNA 손상을 매핑하고 손상된 부위 주변에 모이는 단백질을 식별할 수 있습니다.

카르도소 다 실바는 "여러분의 창의성과 질문에 따라 이 도구를 다양한 방식으로 활용할 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

이 센서는 직접적인 의료적 치료법은 아니지만, 의학 연구에 혁명을 일으킬 잠재력을 가지고 있습니다. 초기 약물 개발 및 암 치료 연구에서 DNA 손상 평가를 더 저렴하고, 빠르고, 정확하게 수행할 수 있게 해 줄 것입니다.

"현재 임상 연구자들은 항체를 사용하여 이를 평가하는 경우가 많습니다."라고 바우벡은 덧붙였습니다. "저희 도구는 이러한 검사를 더 저렴하고, 빠르고, 정확하게 만들 수 있습니다."

위트레흐트 대학 연구팀은 이 선구적인 도구를 광범위한 과학 커뮤니티에 공개하여 연구자들이 자신의 연구에 이 센서를 활용하도록 장려했습니다.

"모든 정보는 온라인에서 확인할 수 있습니다. 과학자들은 즉시 활용할 수 있습니다."라고 바우벡은 덧붙였다.

출처: 유트레히트 대학교