성균관대 오정수 교수팀, 난자 감수분열 중 중심절 구조·기능 보존하는 분자 기전 규명 … 난임치료 표적 발굴 가능성 제시

성균관대학교는 융합생명공학과 오정수 교수 연구팀이 난자의 감수분열 동안 염색체 분리에 핵심적인 역할을 하는 중심절(centromere, 염색체의 두 팔 사이를 좁혀주는 부분)의 구조와 기능을 유지하는 새로운 분자 기전을 규명했다고 22일 밝혔다.

연구팀은 ZSCAN4 단백질이 중심절 안정성의 핵심 조절자로 작용한다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다. 생식 세포 유전체 안정성 연구에 중요한 전환점을 마련했다는 평가다.

난자는 감수분열 초기 단계에서 장기간 세포주기가 정지된 상태로 존재한다. 이 시기 중심절의 안정성은 정확한 염색체 분리와 유전체 보존에 필수적이다.

연구에 따르면 ZSCAN4는 중심절의 핵심 단백질인 CENP-A의 유지에 기여하며, 감수분열 동안 방추사 장력으로 인해 유발될 수 있는 동원체(kinetochore, 염색체의 잘록한 부분)의 구조적 이상을 방지함으로써 염색체 배열과 분리의 정확성을 보장한다.

특히 ZSCAN4는 중심절 주변의 이질염색질(pericentromeric heterochromatin)에서 히스톤 H3K9me3의 메틸화를 촉진해 염색질 응축을 유도하고, 이를 통해 중심절의 구조적 안정성을 강화한다. 또한 감수분열 중 발생하는 DNA 손상에 반응해 CIP2A 복합체를 염색체에 유도함으로써 DNA 복구를 지원하고, 유전체 전체의 안정성 유지에 기여하는 것으로 확인됐다.

이번 연구는 중심절 유지의 분자적 조절기전을 밝혀냄으로써 여성 생식 건강과 난임 치료를 위한 새로운 생물학적 타깃 발굴에 기여할 것으로 기대된다.

오 교수는 "ZSCAN4는 단순한 발달 조절 인자를 넘어 생식세포 유전체 보호의 핵심 분자로 작용함을 입증했다"며 "이런 분자 기전은 앞으로 생식의학 분야에서 응용 가능성이 매우 높다"고 말했다.

이번 연구 논문은 생명과학·유전학 분야의 저명한 국제학술지 '게놈 생물학(Genome Biology)'에 지난 15일 온라인 게재됐다. 성균관대 최다이 석사과정생과 임지연 박사후연구원이 공동 제1저자, 오정수 교수가 교신저자로 각각 참여했다.

이번 연구는 한국연구재단의 이공분야 개인기초연구사업(중견연구)과 대학중점연구소 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.