암 발생과 관련된 유전자

세포주기 동안 세포 성장 및 분열을 조절하는 유전자는 성장인자, 성장인자 수용체, 세포내 신호전달 단백질 등을 생산합니다. 체세포에서 이들 유전자 중 어떤 것에 돌연변이가 생기면 암이 발생합니다. 암을 유발하는 돌연변이는 자발적으로 생겨날 수도 있지만, 일반적으로 화학적 발암물질, X선, 고에너지파 및 바이러스와 같이 환경적 요인에서 기인하는 경우가 많습니다.

1911년 라우스(Peyton Rous)가 닭에서 암을 유발하는 바이러스를 처음으로 발견하였으며, 이때부터 암 연구는 본격화 되어 많은 연구자들이 암을 유발하는 종양 바이러스(tumor virus)를 규명하게 되었습니다. 전염성 단핵증을 일으키는 엡스타인-바(Epstein-Barr) 바이러스는 여러 종류의 암, 특히 버킷 림프종과 연관되어 있습니다. HTLV-1은 성인 백혈형을 일으킵니다. 전 세계 인구의 암 발생의 15%정도가 바이러스에 의한 것으로 알려져 있습니다.

｜발암유전자와 원발암유전자 

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종양 바이러스 연구를 통해 특정 레트로바이러스에서 발암유전자를 발견하게 되었습니다. 또한 발암유전자와 매우 유사한 서열을 지닌 유전자를 사람 및 여러동물의 유전체에서 발견하게 되었습니다. 정상 세포에 존재하는 이 유전자를 원발암유전자(proto-oncogene)라 부르는데, 이들은 정상적인 세포 성장과 분열을 촉진하는 기능을 담당합니다.

그렇다면 어떻게 세포에서 정상 기능을 수행하는 원발암유전자가 암을 일으키는 발암유전자로 변하는 걸일까요? 일반적으로 원발암유전자에 유전적 변이가 일어나 정상보다 많은 양의 단백질을 생산하거나 혹은 단백질 활성이 정상보다 높아지게 되면 발암유전자로 변하게 됩니다. 이러한 유전적 변이는 크게 3가지로 구분되는데, 유전체내 DNA의 이돈, 원발암유전자의 증폭, 원발암유전자 자체 혹은 조절부위의 점돌연변이를 들 수 있습니다.

암세포는 종종 전좌된 염색체를 가집니다. 우리는 유전자 발현 조절에 대해 이미 배웠으므로 염색체 전좌로 인해 나타나는 결과를 예측해 볼 수 있습니다. 만일, 전좌된 원발암 유전자가 굉장히 활성을 띤 프로모터나 조절 부위 바로 뒤에 놓이게 된다면 유전자의 전사가 증가됨으로써 발암유전자로 작용하게 됩니다. 중복은 세포에서 원발암유전자의 사본수를 늘리게 됩니다. 점돌연변이의 경우 1) 원발암유전자의 프로모터나 조절 부위에서 변이가 생겨 유전자 발현이 증가되거나 2) 유전자의 암호화 부위에 변이가 생겨 단백질의 활성이 정상보다 높거나 분해가 잘 되지 않는 성질을 가짐으로써 발암유전자로 변하게 됩니다. 이 모든 경우에서 세포주기는 비정상적으로 촉진되며, 세포는 악성종양의 길로 들어서게 됩니다.

｜종양 억제유전자 

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세포는 분열을 촉진하는데 관여하는 유전자 산물도 필요하지만, 세포분열을 억제하는 기능을 지닌 단백질도 필요로 합니다. 종양억제유전자(tomer-suppressor gene) 는 바로 비정상적으로 세포 성장이 일어나는 것을 억제하는 단백질을 만들어 냅니다. 종양억제 단백질의 정상 기능이 감소된 유전적 변이는 암 발생에 유리하며, 실제 세포 성장의 억제가 없는 상황에서 세포분열은 촉진될 수 있습니다.

종양 억제유전자의 단백질 산물은 여러 기능을 담당하는데, 손상된 DNA를 복구하거나 암 유발 돌연변이의 축적을 억제하거나, 세포간 결합 혹은 세포외기질에 대한 결합을 조절하기도 합니다. 정상 조직에서 세포 부착은 매우 중요하며, 암세포는 이러한 부착능력을 잃어버리는 경우가 많습니다. 또한 어떤 종양억제 단백질은 세포주기를 억제하는 세포신호 전달경로의 한 요소로 작용합니다.