카이스트, 인체조직 3차원 게놈지도 해독 성공 카이스트(총장 신성철) 생명과학과 정인경 교수와 美 루드윅 암 연구소(Ludwig Institute of Cancer Research) 빙 렌 (Bing Ren) 교수 공동 연구팀이 인체 조직의 3차원 게놈 지도 해독에 성공했다. 그동안 수많은 연구를 통해 알츠하이머병, 파킨슨병, 자가면역질환 등에 대한 원인규명 시도가 이뤄지면서 다수의 질병에 관련된 중요 유전변이가 발견됐지만, 이들 대부분은 DNA가 단백질을 생성하지 않는 비전사 지역에 존재하는 탓에 1차원적 DNA 서열 분석에 기반한 유전체 연구로는 모든 기능을 규명할 수 없었다. 지난 10년간 비약적으로 발전한 3차원 게놈 구조 연구가 비전사 지역에 존재하는 유전변이도 3차원 게놈 구조에 의해 형성되는 염색질 고리 구조(chromatin loop)를 통해 멀리 떨어진 유전자를 조절할 수 있다는 모델을 제시했으나, 이 연구 역시 몇 가지로 국한되어 있고 질환과 직접 연관이 있는 각 인체 조직을 표적으로 한 구조는 규명되지 않는다는 한계가 있었다. 이에 카이스트 연구팀은 '표적 염색질 3차 구조 포착법(promoter-capture Hi-C)'이란 신규 실험 기법을 활용해 인체 내의 27개 조직을 대상으로 고해상도의 3차원 게놈 참조 지도를 작성했다. 그 결과 인간 게놈에 존재하는 약 90만개의 게놈 3차원 염색질 고리 구조를 발굴해냈다. 연구팀은 이번 연구를 통해 지금까지 기능이 명확하게 정의되지 않은 2만7000여개 이상의 질환 연관 유전 변이의 표적 유전자를 정의해냈다. 이들 변이의 기능을 예측하고 각 질환의 표적 유전자 유사도에 기반해 질환과 질환 사이의 신규 관계를 규명함은 물론, 이를 바탕으로 여러 질환에 공통으로 관여하는 신규 분자 기전까지 제시했다. 정 교수는 "복합 질환 기전 규명을 위해 비전사 게놈의 중요성을 강조하고 존재하는 다수의 중요 유전변이를 3차원 게놈 구조 해독을 통해 규명 가능함을 보였다"라며 "이번 결과는 퇴행성 뇌 질환을 포함 다양한 복합 질환의 신규 기전 규명 및 표적 발굴에 활용될 것"이라고 말했다. 정인경 교수, 빙 렌 교수가 공동 교신 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 제네틱스(Nature Genetics)' 9월 10일 자 온라인판에 게재됐다.