`마이크로RNA` 생성 숨은 비밀 풀어…암 등 질병 원인 실마리 제공

김빛내리 IBS RNA 연구단-노성훈 서울대 교수팀
다이서 단백질 생성 메커니즘, 3차원 구조 첫 규명
국내 연구진이 마이크로RNA(miRNA) 생성과 질병 발병 원인을 찾기 위한 핵심 단백질의 작동 매커니즘과 활성화된 상태의 단백질 3차원 구조를 밝혀냈다. 암 등 다양한 질병의 원인을 파악하고, RNA 치료제 개발에 기여할 것으로 기대된다.

기초과학연구원(IBS)은 김빛내리 RNA 연구단장 연구팀과 노성훈 서울대 교수 연구팀이 공동으로 miRNA 생성과 RNA 치료제에 중요한 '다이서 단백질'의 작동 원리와 3차원 구조를 규명했다고 23일 밝혔다.

이 연구결과는 세계 최고 학술지 '네이처(23일자)'에 게재됐다.

miRNA는 약 22개의 뉴클레오타이드(DNA, RNA처럼 핵산을 이루는 단위체)로 구성된 작은 RNA로, 단백질을 만드는 mRNA(메신저RNA)와 결합해 특정 유전자의 발현을 선택적으로 억제한다. 유전자 발현 과정을 조절해 세포 증식과 분화, 면역 반응, 노화·질병 등 생명 현상의 모든 과정에 직간접적으로 영향을 미치는 유전자 발현 조절자 역할을 한다.

miRNA는 재료물질인 기다란 miRNA전구체가 드로셔 단백질과 다이서 단백질에 의해 순차적으로 절단되는 독특한 과정을 거쳐 생성된다. 이 때문에 miRNA 전구체가 어떻게 절단되는 지 규명하면 생명 현상과 질병을 보다 깊이 있게 이해할 수 있다.

연구팀은 다이서의 작동 원리를 확인하기 위해 RNA를 이루는 네 가지 염기인 구아닌, 우라실, 사이토신, 아데닌 등이 무작위로 구성된 miRNA 전구체를 백만 종 넘게 합성했다. 이어 이 전구체들을 다이서로 한꺼번에 잘라 대규모 병렬분석법을 적용해 다이서가 전구체를 절단하는 데 필요한 서열을 발견하고, 이를 'GYM 서열'이라고 명명했다.

연구팀은 이를 통해 다이서가 miRNA 전구체의 내부 서열을 인지해 스스로 절단 위치를 결정한다는 것을 알아냈다. 또한 GYM 서열이 RNA 치료기술로 각광받고 있는 'RNA 간섭 기술'의 간섭 효율을 크게 향상시킬 수 있음을 확인했다.

연구팀은 인간 다이서가 miRNA 전구체를 자르는 순간을 포착해 '다이서-miRNA 전구체'의 3차원 구조를 초저온전자현미경을 통해 높은 해상도로 관찰했다. 인간 다이서 단백질의 3차원 구조는 지난 20년 간 베일에 쌓여 있었고, 연구팀은 이를 활성화된 상태에서 규명하기는 세계에서 처음이다.

공동 연구팀은 일부 암 환자의 다이서 특정 부분에서 돌연변이를 발견했고, 이 돌연변이가 생기면 miRNA 전구체를 제대로 인지 못해 miRNA 생성에 심각한 문제가 생기는 것을 확인했다.

김빛내리 단장은 "miRNA 생성과정을 이해하면 질병 발병 원인을 파악하는 데 도움이 되고, RNA 간섭 효율을 높여 치료제 개발로 이어질 수 있다"며 "이 연구를 통해 miRNA 생성과정에 대한 이해를 한층 확장하고, 국제적인 연구 경쟁력을 이어갈 수 있게 됐다"고 말했다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr