국내 연구진이 단백질의 생산 설계도와 같은 역할을 하는 전령리보핵산(mRNA) 분해가 어떻게 이뤄지는지를 밝혀냈다. RNA를 이용한 첨단 신약 개발에서 중요한 역할을 할 것으로 보인다.
기초과학연구원은 RNA 연구단 김빛내리 단장(서울대 생명과학부 석좌교수), 미국 국립암연구소 유진 발코프(Eugene Valkov) 박사, KAIST 바이오및뇌공학과 이영석 교수 공동연구팀이 자체 개발한 단일핵산 분석법을 이용해 mRNA 분해의 새로운 작동 원리를 찾았다고 28일 밝혔다.
생명의 설계도는 디옥시리보핵산(DNA)에 담겨 있는데, 이때 DNA의 유전정보는 mRNA에 옮겨져 다양한 단백질을 만들게 된다. mRNA는 단백질의 생산 설계도와 같은 역할을 하는 셈이다.
mRNA는 말단에 50~150개의 아데닌 염기로 구성된 긴 꼬리를 갖는다. 그동안 이 꼬리는 아데닌으로만 구성된 것으로 알려졌는데, 공동 연구팀은 앞선 연구에서 다른 염기가 추가된 '혼합 꼬리'가 존재한다는 사실을 밝혀낸 바 있다. 특히 이 혼합 꼬리는 mRNA의 분해를 막는 역할을 해서 유전자 활성을 높여줬다.
공동연구팀은 mRNA 꼬리 조절 연구를 위한 단일핵산 분석법을 개발했다. 이 분석법을 활용해 세계 최초로 mRNA 꼬리가 분해되는 속도를 단일핵산 단위로 측정하는 데 성공했다.
연구팀은 mRNA 분해를 유도하는 탈아데닐 복합체를 이용해 혼합 꼬리의 분해 효과를 분석했다. 그 결과 특정 위치에서 탈아데닐 복합체의 진행이 지연되는 것을 확인했는데, 그 위치가 비 아데닌 염기라는 것도 확인했다. 비 아데닌 염기가 분해 속도를 조절하는 일종의 과속 방지턱 역할을 한 것이다.
김빛내리 단장은 "mRNA 혼합 꼬리 조절에 대한 이해를 확장해 mRNA 안정성 조절과 유전자 발현 메커니즘에 대한 새로운 통찰을 제공했다"며 "혼합 꼬리에 기반한 다양한 유전자 치료법 연구와 RNA 첨단 신약 개발에 기여할 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 구조 분자생물학(Nature Structural & Molecular Biology)'에 지난 19일 게재됐다.
참고자료
Nature Structural & Molecular Biology, DOI : https://www.nature.com/articles/s41594-023-01187-1