원형 RNA 통해 NMD 유도한 카이스트... 치료제 개발에 활용 가능

[녹색경제신문 = 이지웅 기자] 김윤기 카이스트 생명과학과 교수 연구팀이 원형 RNA를 이용하여 세포 내 특정 mRNA의 안정성 조절할 수 있는 새로운 형태의 유전자 발현 조절 기전을 규명했다.

세포 내에 보존되는 유전정보는 DNA에서 RNA, RNA에서 단백질로 이어지는 중심원리(central dogma)에 의해 조절된 후  기능이 나타난다. 이 과정에서 세포는 최종적으로 생성되는 단백질의 품질을 엄격히 통제하기 위해 mRNA의 양과 질을 끊임없이 관리한다. 가장 대표적인 mRNA 품질 관리 기전은 ‘논센스 돌연변이 매개 mRNA 분해’(nonsense-mediated mRNA decay; 이하 NMD)다.

김 교수 연구팀은 NMD가 원형 RNA에 의해 유도될 수 있음을 밝혔다. 특히 해당 기전을 활용해 표적 유전자의 발현을 인위적으로 억제할 수 있음을 확인했다. 

DNA에서 만들어진 RNA는 스플라이싱(splicing) 과정을 통해 성숙되고 이는 성숙된 형태의 선형 RNA가 만들어낸다. 또한 최근에 밝혀진 스플라이싱의 백스플라이싱(back-splicing)을 통해 동그란 형태의 원형 RNA가 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 원형 RNA는 세포 내에서 보다 더 안정적으로 존재한다. 연구팀은 이렇게 형성된 원형 RNA가 특정 mRNA에 결합할 경우, mRNA를 빠르게 분해한다는 것을 밝혔다.

김 교수는 “이번 연구를 통해 원형 RNA에 의해 유도되는 표적 유전자 발현을 억제하는 새로운 메커니즘을 밝혀냈으며 인위적으로 제작된 원형 RNA를 이용해 세포 내 특정 mRNA의 양을 조절해 해당 기능을 인위적으로 조절할 수 있음을 증명했다”며 “이는 다양한 질병 치료제 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대되며 교원창업기업인 원형 RNA 플랫폼 개발 회사 라이보텍과 공동연구 및 기술이전을 통해 질병치료제 개발을 가속화 할 계획”이라고 강조했다.

부성호 카이스트 생명과학과 박사와 신민경 고려대학교 박사과정생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 12월 11일 자 국제전문학술지 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell)’에 온라인으로 발표됐다.