국내 연구진이 유전자 발현을 조절하는 단백질 조립원리를 밝혀냈다. 이를 통해 대사질환, 알츠하이머 등 특정 유전자가 과도하게 발현되어 생기는 난치성 질환의 RNA 치료제를 부작용 없이 정교하게 설계할 수 있게 될 전망이다.

과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단 김빛내리(사진) 단장과 서울대 생명과학부 노성훈 교수 공동 연구팀이 유전자 발현을 조절하는 단백질 ‘아고넛’의 활성화 과정을 세계 최초로 규명했다고 11일 밝혔다.

아고넛(Argonaute)은 우리 세포 안에서 필요 없는 유전자 정보를 찾아내 제거하는 단백질로, 제거 대상 정보를 담은 miRNA와 결합한 뒤, 표적이 되는 전령 RNA(mRNA)를 찾아가 분해한다. 과기정통부 지원으로 수행된 이번 연구성과는 세계 최고 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 11일 게재됐다.

이번 연구성과는 그동안 많은 시행착오에 의존해온 siRNA(특정 유전자의 활동을 선택적으로 차단하여 질병 원인 단백질이 만들어지지 않도록 하는 인공 합성 miRNA) 치료제 설계에도 직결된다.

김빛내리 연구단장은 “그동안 시행착오에 의존하던 RNA 치료제 설계에 분자적·이론적 근거를 제시한 것”이라며 “이를 이용해 차세대 siRNA 치료제 설계 효율을 높이고 유전 대사질환을 비롯한 다양한 질병 치료에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

세포 안에는 유전자의 과도한 발현을 억제하여 신체 균형을 맞추는 마이크로 RNA(miRNA)가 존재한다. 이 miRNA가 실제로 세포 내에서 유전자 발현을 억제하려면, 반드시 아고넛 단백질과 결합하여 ‘단백질-RNA 복합체(RISC)’를 형성해야 가능하다. 하지만 miRNA가 아고넛과 결합해서 활성을 가지게 되는 과정은 지금까지 밝혀지지 않았으며, 이로 인해 RNA치료제 개발에도 한계가 있었다. 연구진은 아고넛이 유전자 조절 활성을 갖추는 과정을 직접 관찰하기 위해 샤페론에 결합한 아고넛 복합체를 세계 최초로 분리·정제하고 초저온 전자현미경(Cryo-EM) 기술을 이용해 복합체의 구조를 원자 수준에서 분석했다. 구본혁 기자