서울대 연구진, 뼈 형성의 초기 조절 원리 규명… '개척자' 단백질 ETS1의 역할 밝혀

노형석 기자

작성일 2026-10-31 08:02

서울대학교 치의학대학원 연구진이 뼈가 형성되는 과정에서 유전자가 본격적으로 작동하기 전에 유전체 환경을 준비하는 후성유전체적 원리를 규명했다고 밝혔다. 연구팀은 전사인자 ETS1이 닫힌 염색질에 먼저 결합해 골형성 유전자가 활성화될 수 있는 환경을 조성하는 ‘개척자 전사인자(pioneer transcription factor)’로 작용한다는 사실을 밝혀냈다.

이번 연구는 국제학술지 Cell Reports 2026년 10월 27일자에 게재되었으며, 김우진 교수(분자유전학 및 생물정보학)와 김기태 교수(의료정보학)가 교신저자로 참여했다. 제1저자는 문재이 연구원과 박승과 연구원이다.

연구진은 골형성 연구에서 RUNX2 등 핵심 전사인자의 역할은 잘 알려져 있었으나, 이들 유전자가 본격적으로 작동하기 이전 단계에서 세포가 유전체 환경을 어떻게 준비하는지에 대한 연구는 부족했다고 설명했다. 이번 연구는 골형성 프로그램을 켜기 전에 길을 여는 초기 단계가 존재하며, 그 중심 인자 중 하나로 ETS1이 작용함을 보여준다.

연구팀은 멀티오믹스 기술을 결합해 골아세포 분화 초기의 유전자 발현, 염색질 접근성, 히스톤 표지, 3차원 유전체 구조 변화를 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 히스톤 아세틸화 효소 p300과 상호작용하면서 히스톤 아세틸화를 촉진했고, ETS1과 p300의 공동 결합이 높은 유전체 영역일수록 활성 구획으로의 전환이 두드러졌다.

연구진은 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 확인되었다.

김우진 교수는 “이번 연구는 ETS1이 닫혀 있는 염색질에 먼저 접근해 골형성 유전자가 활성화될 수 있는 환경을 조성하는 ‘개척자’ 역할을 한다는 사실을 규명했다는 점에서 의미가 크다”며, “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 연구 결과는 골형성 장애, 노화에 따른 골재생 저하, 초기 분화 조절 연구에서 중요한 기초 자료가 될 수 있다. 다만, 이번 연구는 골형성의 분자적 원리를 규명한 기초 연구이며, 사람 대상 치료 효과를 직접 검증한 연구는 아니다.