태아의 성장과 영양 공급의 기반이 되는 태반 발생 교란을 막을 새로운 실마리가 나왔다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 백성희 교수(서울대)·이지민 교수(강원대)·박대찬 교수(아주대) 연구팀이 태반 발달에 중요한 신규인자를 발견해 초기 태아 성장 및 영양 공급의 새로운 단서를 찾았다고 밝혔다.

수정란이 제대로 착상하고 발달하려면 구형의 세포덩어리인 배반포가 추후 태반이 될 외층과 배아줄기세포로 분화해야 한다. 배반포는 포유류 발생 초기에 형성되는 구형의 세포덩어리로 안쪽에 존재하는 배아줄기세포와 이를 둘러싸고 있는 영양외배엽으로 구성된다. 영양외배엽이 나중에 배아와 태반을 형성한다.

태반의 비정상적인 발달은 태아 기형 및 불임/난임에 영향을 미치는 만큼 태반 발생의 원리를 규명하는 것이 중요하다.

연구팀은 배반포의 분화 단계 중 태반으로 발달해 나아가는 영양외배엽에서 PHF6(피에이치에프 6) 후성유전 인자의 기능이 중요함을 배아줄기세포를 이용해서 밝혔다.

초기 발생 단계에서 PHF6의 기능을 알아내기 위해 유전자가위를 이용해 배아줄기세포에서 PHF6를 없애자 배반포 형성 및 태반 발달에 이상이 생긴 것이다.

영양외배엽 분화의 운명을 결정하는데 중요한 후성유전 인자와 그 조절기전은 거의 알려진 바 없었다.

PHF6는 히스톤 변형을 인지하는 후성유전인자 단백질로 연구팀은 PHF6가 DNA를 감고 있는 히스톤 단백질의 화학적 변형(아세틸기)을 인지하고 유비퀴틴 단백질을 히스톤에 추가로 결합시키는 것을 밝혔다. PHF6에 의한 히스톤 변형이 배반포 중 영양외배엽 유전자 발현을 조절하는 것을 알아냈다.

DNA를 둘러싼 히스톤 단백질에 붙은 아세틸기를 감지하면(reading) 유비퀴틴을 결합시키는(writing) 방식으로, PHF6가 태반 발생에 중요한 유전자의 스위치를 켜는 것을 밝힌 것이다.

대를 이어 전달되는 DNA 염기서열을 변형시키는 것이 아니라 보통 며칠이면 분해되고 다시 합성되는 단백질(이 경우 DNA에 결합한 히스톤 단백질)의 변형을 통해 가역적으로 발생 과정을 조절하는 후성유전학적 접근을 위한 표적으로 PHF6를 제시한 것이다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구지원사업, 이공학개인기초 기본연구사업, 신진연구지원사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 뉴클레익 액시드 리서치(Nucleic Acids Research)에 7월 31일 논문명 ‘The chromatin-binding protein PHF6 functions as an E3 ubiquitin ligase of H2BK120 via H2BK12Ac recognition for activation of trophectodermal genes’, 백성희 교수(공동 교신저자, 서울대 생명과학부), 이지민 교수(공동 교신저자, 강원대 분자생명과학과), 박대찬 교수(공동 교신저자, 아주대 생명과학과), 오성룡 박사(공동 제1저자, 서울대 생명과학부), 부경진 박사(공동 제1저자, 서울대 생명과학부) 등으로 게재됐다.