서울대학교 치의학대학원 연구진이 뼈가 만들어지는 과정에서 골형성 유전자들이 본격적으로 작동하기 전에, 유전체가 먼저 준비되는 초기 조절의 후성유전체적 원리를 규명했다. 연구팀은 전사인자 ETS1이 닫힌 염색질에 먼저 결합해 골형성 유전자가 활성화될 수 있는 환경을 조성하는 ‘개척자 전사인자(pioneer tranｓｃｒｉｐｔion factor)’로 작동한다는 사실을 밝혔다.
서울대학교 치의학대학원 김우진 교수 (분자유전학 및 생물정보학) 연구팀은 ETS1이 히스톤 아세틸화 효소 p300을 끌어들여 활성 히스톤 표지를 형성하고, 골형성 관련 유전체 영역의 3차원 구조 재편을 유도하는 과정을 제시했다. 해당 연구는 국제학술지 Cell Reports 2026년 10월 27일자에 게재됐다.
그동안 골형성 연구에서는 RUNX2 등 핵심 전사인자의 역할이 잘 알려져 있었지만, 이들 유전자가 본격적으로 작동하기 이전 단계에서 세포가 어떤 방식으로 유전체 환경을 준비하는지는 충분히 밝혀지지 않았다. 이번 연구는 골형성 프로그램을 실제로 켜기 전에 먼저 길을 여는 초기 단계가 존재하며, 그 중심 인자 가운데 하나로 ETS1이 작동함을 보여준다.
연구팀은 RNA-seq, ATAC-seq, CUT&RUN, Micro-C 등 멀티오믹스 기술을 결합해 골아세포 분화 초기의 유전자 발현, 염색질 접근성, 히스톤 표지, 3차원 유전체 구조 변화를 종합적으로 분석했다. 그 결과 골형성 유전자를 포함하는 일부 영역은 분화 유도 전부터 이미 활성 히스톤 표지를 일부 갖춘 ‘사전 준비(histone priming)’ 상태를 보였고, 이후 비활성 B 구획에서 활성 A 구획으로 전환되며 골형성 유전자 발현과 연결되는 것으로 나타났다.
특히 ETS1은 뉴클레오솜에 감겨 접근이 어려운 닫힌 염색질에 결합할 수 있는 개척자 전사인자의 특성을 보였다. ETS1은 p300과 상호작용하면서 히스톤 아세틸화를 촉진했고, ETS1과 p300의 공동 결합이 높은 유전체 영역일수록 활성 구획으로의 전환이 두드러졌다. 이는 골형성 유전자가 본격적으로 켜지기 전에 유전체 차원의 사전 준비 단계가 존재한다는 점을 뒷받침한다.
연구팀은 ETS1 기능을 억제했을 때 p300 결합과 히스톤 활성화가 감소하고, 골형성 관련 유전체 영역의 정상적인 구획 전환과 골아세포 분화 프로그램이 저해되는 현상을 확인했다. 반대로 ETS1을 과발현했을 때는 대표적인 골형성 조절 유전자인 Osterix(Sp7) 주변의 활성 히스톤 표지가 증가했다. 또한 배아 마우스의 두개골 발달 조직에서도 ETS1의 초기 골형성 관련 역할이 확인됐다.
김우진 서울치대 교수는 “지금까지 골형성 연구에서는 RUNX2와 같이 뼈를 만드는 유전자의 발현을 조절하는 핵심 인자들이 주로 주목받아 왔지만, 이러한 유전자들이 작동하기에 앞서 유전체가 어떻게 준비되는지는 충분히 밝혀지지 않았다”며 “이번 연구는 ETS1이 닫혀 있는 염색질에 먼저 접근해 골형성 유전자가 활성화될 수 있는 환경을 조성하는 ‘개척자’ 역할을 한다는 사실을 규명했다는 점에서 의미가 크다”고 설명했다. 이어 “이번 발견은 골형성의 초기 조절 원리에 대한 새로운 이해를 제공하며, 향후 노화에 따른 골형성 능력 저하와 골재생 장애의 원인을 밝히고 새로운 치료 전략을 모색하는 데 중요한 기초가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
이번 성과는 RUNX2 등 기존에 알려진 골형성 조절자를 대체하는 설명이 아니라, 이들 프로그램이 본격적으로 작동하기 전에 유전체 환경을 조성하는 별도의 초기 조절 단계를 밝혔다는 데 의의가 있다. 이러한 결과는 골형성 장애, 노화에 따른 골재생 저하, 초기 분화 조절 연구에서 중요한 기초 자료가 될 수 있다. 다만 이번 연구는 골형성의 분자적 원리를 규명한 기초연구이며, 사람 대상 치료 효과를 직접 검증한 연구는 아니다.
연구진 및 논문 정보
· 교신저자: 김우진 교수(분자유전학), 김기태 교수(의료정보학)
· 제1저자: 문재이 연구원(박사과정), 박승과 연구원(석박통합과정)
· 논문명: Nucleome dynamics and histone priming by pioneer tranｓｃｒｉｐｔion factors drive osteoblast differentiation
· 학술지: Cell Reports 45, 118020 (2026)
· DOI: 10.1016/j.celrep.2026.118020
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서울대학교 후성유전노화 연구실: https://aging.snu.ac.kr
◆ 한눈에 보기
· 발행 기관 : 서울대학교
· 분류 : 생명공학, 대학교, 서울대학교
· 배포 : 2026년 10월 30일 오후 2시 20분
출처 : 서울대학교 보도자료(뉴스와이어)
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