노벨과학상 최근접 김빛내리 교수, 마이크로RNA 새 메커니즘 발견

[아시아경제 정종오 기자] 우리나라의 노벨과학상 수상 가능성에 가장 근접한 서울대학교 생명과학부 김빛내리 교수팀(사진)이 또 하나의 성과를 거뒀다. 마이크로RNA가 만들어지는 과정에서 중요한 새로운 메커니즘을 발견한 것이다.

김 교수팀은 마이크로RNA가 생성되는 중간단계에서 기존에 알려지지 않았던 새로운 RNA 변형이 일어난다는 사실을 밝혀내고 이를 담당하는 효소들을 발견함으로써 마이크로RNA의 생성과정에 대한 이해를 한 단계 높였다.

마이크로RNA는 세포 내에서 다양한 유전자를 조절함으로써 세포의 분화, 성장 및 사멸 등 모든 생명 현상에 관여하는 것으로 잘 알려져 있다. 마이크로RNA 생성 과정에 문제가 생겨 마이크로RNA의 양이 변한다면 암과 같은 질병이 발생할 수 있다.

김 교수팀은 줄기세포 분화와 암 발생 억제에 중요한 마이크로RNA인 let-7(렛쎄븐)의 생성에 중요한 새로운 작용 기작을 밝히고 이에 관여하는 세 가지 효소들인 TUT7(텃쎄븐), TUT4(텃포), TUT2(텃투) 단백질을 발견했다.

마이크로RNA가 드로셔 효소와 다이서 효소에 의해 차례로 잘려서 만들어진다는 것은 기존 연구로 잘 알려져 있었다. 이번 연구에서는 기존의 두 단계 효소 작용 사이에 새로운 작용 기작이 있음을 밝혔다.

let-7을 포함하는 일부 마이크로RNA 들의 경우 드로셔 효소에 의해 만들어진 마이크로RNA의 전구체가 말단 구조의 특성으로 인해 그 자체로는 이후 과정을 담당하는 다이서 효소에게 제대로 인지되지 못하고 따라서 생성 과정이 저해된다는 것을 알아냈다.

김 교수 팀은 TUT7, TUT4, 또는 TUT2 라는 효소 단백질이 이런 마이크로RNA의 전구체 말단에 한 뉴클레오티드(RNA를 구성하는 기본 단위)를 붙여주는 변형(모노유리딘화)을 한다는 사실을 밝혀냈다. 이 변형이 일어나야 다이서 효소가 효과적으로 마이크로RNA의 전구체를 인지하여 마이크로RNA 생성 과정을 수행할 수 있다.

마이크로RNA의 전구체의 변형은 기존에 알려지지 않았던 새로운 RNA 변형 메커니즘으로 TUT7, TUT4, TUT2 효소 단백질들이 let-7을 포함하는 특정 마이크로RNA들의 전구체 말단을 특이적으로 인지하여 다이서에게 효율적으로 인지될 수 있도록 변형시켜 준다는 사실을 생화학적 방법으로 증명했다.

이번 연구는 줄기세포 분화와 암 발생 억제에 중요한 let-7 마이크로RNA의 생성 과정에 특이적으로 관여하는 TUT 단백질과 그 기작을 밝힘으로써 앞으로 줄기세포를 이용한 각종 연구나 치료제 개발에 TUT 단백질들을 이용할 수 있을 것으로 보인다. TUT 단백질들을 직접 조작하거나 그들의 기능을 활성화하는 물질들을 발굴해 항암제를 개발할 수 있는 가능성을 열었다.

이번 연구는 김빛내리 교수가 중심이 되고 허인하 박사후연구원, 하민주 박사과정생, 임재철 석사과정생, 윤미정 박사후연구원 등이 참여했다. 세계 최고의 권위 있는 과학저널인 '셀(Cell)지' 10월11일자 온라인판에 게재됐다.

◆마이크로RNA (microRNA 혹은 miRNA)=마이크로RNA는 21~23 뉴클레오티드 정도 길이의 아주 작은 단일가닥 RNA이다. DNA에서 RNA로 전사된 이후 여러 단계의 프로세싱 과정을 거쳐 완성되며 단백질로 번역되지 않고 RNA상태로 세포 내에 존재한다.

마이크로RNA는 주로 다른 유전자들의 발현을 조절하는 기능을 하는데 자신의 염기 서열과 상보적인 메신저RNA(mRNA)에 결합헤 그 메신저RNA가 단백질로 만들어지는 과정을 억제한다. 인간에는 수백종류 이상의 마이크로RNA가 존재하며 각각이 발생, 성장, 노화, 사멸 등의 생명 현상에 관여한다.

정종오 기자 ikokid@