이번 연구를 수행한 김윤기(왼쪽부터) 교수 부성호 박사, 신민경 박사과정 [KAIST 제공]

국내 연구진이 생체 내 DNA에서 만들어지는 안정한 형태인 동그란 원형 RNA가 세포 내에서 특정 유전자의 발현을 억제할 수 있다는 사실을 규명했다.

KAIST는 생명과학과 김윤기 교수 연구팀이 원형 RNA를 이용하여 세포 내 특정 mRNA의 안정성 조절할 수 있는 새로운 형태의 유전자 발현 조절 기전을 규명했다고 18일 밝혔다.

세포 내에 보존되는 유전정보는 DNA에서 RNA, RNA에서 단백질로 이어지는 중심원리(central dogma)에 의해 조절돼 그 기능이 나타나게 된다. 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’다.

김윤기 교수 연구팀은 논센스 돌연변이 매개 mRNA 분해(nonsense-mediated mRNA decay; 이하 NMD)가 원형 RNA에 의해 유도될 수 있음을 밝혀냈다. 특히 해당 기전을 활용해 표적 유전자의 발현을 인위적으로 억제할 수 있음을 규명했다.

DNA에서 만들어진 RNA는 스플라이싱(splicing) 과정을 통해 성숙되고, 그 결과 성숙된 형태의 선형 RNA가 생성된다. 또한 최근 밝혀진 스플라이싱의 또 다른 방법인 백스플라이싱(back-splicing)을 통해 동그란 형태의 원형 RNA가 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 원형 RNA는 세포 내에서 보다 더 안정적으로 존재할 수 있다. 연구팀은 이렇게 형성된 원형 RNA가 특정 mRNA에 결합할 경우, mRNA를 빠르게 분해한다는 것을 확인했다.

김윤기 교수는 “이번 연구를 통해 인위적으로 제작된 원형 RNA를 이용해 세포 내 특정 mRNA의 양을 조절할 수 있으며, 해당 기능을 인위적으로 조절할 수 있음을 증명했다”면서 “ 교원창업기업인 원형 RNA 플랫폼 개발 회사 라이보텍과 공동연구 및 기술이전을 통해 질병치료제 개발을 가속화 할 계획”이라고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell)’에 온라인으로 발표됐다. 구본혁 기자