획기적 세포 유전자 조절기술 밝혔다

[산업일보]
서울대학교 생명과학부 김빛내리 교수 연구팀이 마이크로RNA를 생성하는 효소인 다이서(Dicer)의 작용 기전을 밝혔다.

김 교수팀은 Dicer 단백질이 기존에 알려진 것과 다른 방식으로 마이크로RNA를 인지하여 생성한다는 사실을 밝혀냄으로써, 마이크로RNA 생성 과정에 대한 이해를 한 단계 높였다. 또한, 마이크로RNA 기작을 응용하여 세포 내에서 유전자 발현을 조절하는 RNA 간섭 기술의 이론적 토대를 제공하였다.

서울대 김빛내리 교수의 지도 하에, △박종은 박사과정생 △허인하 박사 △장혜식 박사과정생 △지인환 연구원 등이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 리더연구자지원사업 중 ‘국가과학자 지원사업’과 ‘창의적연구 지원사업'을 통해 수행되었으며, 연구 결과는 세계 최고의 권위 있는 과학저널인 ’네이처(Nature)‘ 誌 7월 14일 자에 게재됐다.




마이크로RNA는 세포 내에서 다양한 유전자를 조절함으로써 세포의 분열, 분화, 성장 및 사멸 등 모든 생명 현상에 관여하는 것으로 알려졌다. 따라서 마이크로RNA가 정확하게 생성되지 않으면, 세포의 정상적인 기능이 유지되지 않고, 암과 같은 질병이 발생할 수 있다.

김빛내리 교수 연구팀은 마이크로RNA의 전구체가 Dicer 단백질에 의해 어떻게 선별적으로 인지되어 올바른 형태로 만들어지는지를 밝혔다.

마이크로RNA 전구체는 머리핀과 유사한 꼬임 구조의 RNA이다. Dicer 단백질은 이 전구체의 말단을 인지하여 그 말단에서부터 일정한 길이를 측정하고 이를 절단하여 정확한 길이의 마이크로 RNA를 생성한다.

기존의 연구에서는 마이크로RNA 전구체의 3‘ 말단이 Dicer에 의한 인지에 기능을 한다고 보고되었다. 하지만 이번 김 교수팀의 연구를 통해 마이크로RNA 전구체의 5’ 말단이 중요하고, 특히 5' 말단의 인산기가 Dicer에 의해 인지된다는 사실을 최초로 보고했다.

김 교수팀은 Dicer 단백질에서 마이크로RNA 전구체의 5‘ 말단을 인지하는 부위를 망가뜨렸을 경우에, 마이크로RNA의 양이 줄어들 뿐만 아니라 잘못된 형태의 마이크로RNA가 만들어지는 것을 확인하였다.

이와 같은 연구를 통해 Dicer 단백질이 마이크로RNA 전구체의 5’ 말단을 인지함으로써 효과적이고 정교하게 마이크로RNA를 생성한다는 것을 증명하였다.

RNA 간섭 기술은 마이크로RNA를 모방한 RNA를 세포 내에 주입함으로써, 세포의 유전자를 조절할 수 있는 획기적 기술이다.

RNA 간섭 기술은 손쉽게 유전자의 발현을 제어할 수 있기 때문에, 유전자 연구 분야와 유전자 치료 분야에 광범위하게 응용되고 있다. RNA간섭에 이용되는 RNA도 마이크로RNA 전구체와 마찬가지로 Dicer에 의해 프로세싱 되어야 하므로 Dicer에 대한 이해는 RNA 간섭 기술의 발전을 위해 매우 중요하다.

김 교수팀은 연구를 통해 Dicer가 RNA를 어떻게 인지하는지를 밝힘으로써, 효율적이고 정교한 RNA 간섭 현상을 위한 RNA 설계에 이론적 토대를 마련하였다.

김 교수는 “이번 연구를 통해 세포 내 다양한 RNA 가운데 특정 RNA가 선택되어 마이크로RNA로 만들어지는 과정에 대한 해답을 제시하였다. 이는 마이크로RNA 기작을 응용한 RNA 간섭 기술을 개발하는 데 이론적 토대를 제시하여, 향후 RNA 간섭 기술을 이용한 유전자 연구나 치료 등에 큰 도움이 될 것으로 예상한다”고 연구 의의를 밝혔다.