줄기세포를 대량으로 배양하면 품질이 떨어지는 문제가 있었다. 서울아산병원과 울산의대 연구팀이 그 원인을 쥔 핵심 단백질의 조절 원리를 세계 최초로 규명했다. 주인공은 Dnmt3L 이다. 줄기세포의 정체성과 분화 능력을 유지하는 핵심 단백질이지만, 배양 환경에 따라 쉽게 변질되는 한계가 있었다. ① 무엇을 밝혔나 연구팀은 다양한 배양 조건에서 유전자 발현 패턴을 분석하고, 질량분석 기반 단백질 분석으로 분자 수준의 변화를 추적했다. 그 결과 Dnmt3L 의 특정 아미노산 잔기(K238, K412)에 아세틸화가 일어나면 단백질 분해가 억제되고 세포 안에 과도하게 쌓인다는 사실을 확인했다. ② 누가 조절하나 면역침강(Co-IP) 실험에서는 줄기세포 유지에 관여하는 Prdm14 와 G9a 가 Dnmt3L 과 직접 결합해 아세틸화를 억제하고 분해를 촉진한다는 점이 드러났다. 특정 단백질 복합체가 줄기세포의 유전적 안정성을 지키는 조절자라는 뜻이다. ③ 품질과 어떻게 이어지나 아세틸화가 늘어난 줄기세포는 시간이 지날수록 DNA 메틸화 패턴이 무너졌고, 신경세포·심장세포 등으로 분화하는 효율이 정상 세포보다 크게 떨어졌다. Dnmt3L 의 아세틸화 상태가 줄기세포 품질을 판단하는 핵심 지표가 될 수 있다는 의미다. 연구를 이끈 세포유전공학교실 신동명 교수는 "줄기세포 배양의 고질적 문제였던 후성유전학적 불안정성과 품질 저하의 원인을 분자 수준에서 규명했다"며 "환자 맞춤형 고품질 세포치료제의 대량 생산과 재생의료의 안전성 향상에 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 신동명 교수·이승운 박사(세포유전공학교실)와 김경곤 교수(정보통계의학교실)가 공동 수행했으며, 범부처재생의료기술개발사업 등의 지원을 받아 Experimental & Molecular Medicine 최신호에 실렸다.