국내 연구진이 리보핵산(RNA) 치료제를 더 정교하게 설계하는 데 필요한 단서를 찾아냈다.
과학기술정보통신부는 김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단 단장과 노성훈 서울대 생명과학부 교수 공동 연구진이 유전자 발현을 조절하는 단백질 '아고넛'의 활성화 과정을 처음으로 규명했다고 11일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 '네이처'에 이날 게재됐다.
아고넛은 세포 안에서 불필요하거나 과도하게 만들어지는 유전자 정보를 찾아 억제하는 단백질이다. 이때 아고넛은 마이크로RNA(miRNA)와 결합해 표적이 되는 메신저RNA(mRNA)를 찾아가 기능을 막는다. 쉽게 말해 miRNA가 주소 역할을 하고, 아고넛은 그 주소를 따라가 유전자 작동을 낮추는 역할을 한다.
그동안 miRNA가 아고넛과 결합해 실제로 유전자 억제 기능을 갖추는 과정은 명확히 알려지지 않았다. 연구진은 초저온 전자현미경을 이용해 아고넛이 활성화되는 과정을 원자 수준에서 관찰했다.
분석 결과, 샤페론이라는 단백질이 아고넛을 열린 형태로 붙잡아 miRNA가 들어갈 공간을 만드는 것으로 확인됐다. 샤페론은 다른 단백질이 제 모양을 갖추도록 돕는 보조 단백질이다. miRNA가 이 공간에 들어가면 샤페론은 떨어져 나가고, 아고넛은 유전자 조절이 가능한 닫힌 구조로 바뀐다.
연구진은 이 과정을 시험관 안에서 재현해, 완성된 아고넛 복합체가 표적 mRNA를 정상적으로 잘라내는지 확인했다. 특히 세포 안에 원래 존재하는 형태인 이중 가닥 miRNA가 있어야 아고넛이 안정적으로 작동했고, miRNA가 없거나 단일 가닥일 때는 정상 구조가 만들어지지 않았다.
또 어떤 RNA가 아고넛에 잘 결합하는지도 분석했다. RNA의 화학적 특성, 이중 나선 구조, 20~24개 염기의 길이 등이 중요한 조건으로 나타났다. 연구팀은 현재 임상에서 쓰이는 작은 간섭 RNA(siRNA) 치료제의 화학적 변형이 아고넛 조립에 미치는 영향도 함께 확인했다. siRNA는 특정 유전자의 활동을 선택적으로 낮춰 질병 원인 단백질이 만들어지지 않도록 하는 인공 RNA다.
김빛내리 단장은 "그동안 경험에 의존하던 RNA 치료제 설계에 분자적 근거를 제시한 연구"라고 설명했다. 노성훈 교수는 "이미 완성된 구조가 아니라 단백질이 기능을 갖춰가는 과정을 직접 관찰했다는 데 의미가 있다"고 말했다.
참고 자료
Nature(2026), DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10640-2