[쿠키과학] "손상돼도 DNA 복제 멈추지 않는다"… IBS, HELQ 단백질 '후퇴 전략' 규명

복제 포크 역행 유도, 손상 복구시간 확보 원리 규명
복제 속도 조절·구조 재편 동시수행 확인
교차결합 손상 대응 기전, 항암제 내성 이해 단서

승인 2026-05-07 11:11:11

DNA가 손상되었을 때, HELQ가 복제 속도를 늦추고 방향을 바꾸도록 돕는 모습. HELQ는 DNA 손상 시 복제 속도를 늦추고 방향 전환을 유도한다. HELQ가 없는 세포에서는 이러한 속도 조절과 포크 역행이 제대로 일어나지 않는다. IBS

세포가 DNA 복제 과정에서 손상돼도 복제를 중단하지 않고 구조를 뒤로 되돌려 대응하는 기전이 규명됐다.

기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단 다카타 케이이치 연구위원팀은 단백질 ‘HELQ’가 DNA 구조를 일시적으로 재편해 복제 속도를 조절하고 손상 복구에 필요한 시간을 확보한다는 사실을 확인했다.

세포 분열 중 DNA를 복제하는 과정이 원활히 진행되지 않으면 돌연변이와 염색체 손상이 축적되고, 이는 세포 사멸이나 암으로 이어질 수 있다.

연구팀은 이런 복제 스트레스 상황에서 세포가 복제를 유지하면서 손상에 대응하는 방식을 규명하기 위해 HELQ 기능을 집중 분석했다.

연구결과 HELQ는 복제가 진행 중인 DNA 구조인 복제 포크를 뒤로 되돌리는 ‘복제 포크 역행’을 촉진했다.

이 과정은 정체된 복제 구간을 안정화하고 손상 복구가 이뤄질 수 있도록 시간을 확보하는 보호 기전으로 작동한다.

연구팀은 이를 DNA 섬유 분석과 전자현미경 관찰로 확인했다.

HELQ가 존재하는 세포에서는 DNA 손상 이후 복제 속도가 조절되면서 구조 재편이 동반됐지만, 해당 단백질이 결핍된 경우 이런 대응이 충분히 작동하지 않았고 손상된 DNA를 처리하는 능력도 저하됐다.

아울러 HELQ는 단독으로 작용하지 않고 다른 DNA 복구 단백질과 연계해 기능했다.

HELQ는 DNA를 정확하게 복구하는 BRCA2, 손상으로 엉킨 DNA를 풀어내는 FANCD2와 함께 작동하며, 기존 복구 기능이 약해진 상황일수록 그 역할이 더욱 두드러졌다.

이는 HELQ가 개별 반응 인자를 넘어 DNA 복구 전반을 조율하는 핵심 축으로 작용함을 보여준다.

HELQ 기능을 설명하는 모식도. 단일가닥 DNA 결합 단백질(RPA, Replication Protein A)로 코팅된 DNA 손상 부분에 HELQ가 작용한 결과, 복제 진행 방향이 뒤로 바뀌는 과정. IBS

또 연구팀은 이번 연구를 통해 DNA 가닥 간 교차결합 손상에 대한 세포의 대응 방식도 확인했다.

이 같은 손상은 시스플라틴과 같은 항암제에 의해 유도되며, 세포는 이를 복구하는 과정에서 약물 저항성을 획득한다.

연구팀은 HELQ가 복제 포크 재편을 통해 이러한 손상 환경에서도 세포 생존을 가능하게 하는 데 기여하는 것으로 분석했다.

다카타 케이이치 연구위원은 “이번 연구는 세포가 DNA 손상 상황에서도 복제를 유지하며 대응하는 과정을 분자 수준에서 설명한 것”이라며 “HELQ 기능에 대한 이해는 항암제 내성 기전을 해석하고 DNA 복구 조절 기반 치료 전략으로 확장될 수 있다”고 설명했다.

한편, 이번 연구결과는 지난달 29일 국제학술지 ‘Nucleic Acids Research’에 게재됐다.
(논문명: The DNA helicase HELQ promotes replication fork reversal in coordination with BRCA2- and FANCD2-mediated repair pathways/Nucleic Acids Research)