■ 연구성과

자연대 생명과학부 김빛내리 교수팀, '마이크로 RNA' 생성 열쇠 인체에서도 찾았다
2017.05.31

 

세포 분화와 사멸, 암 발생 과정에서 다양하고도 핵심적인 역할을 하는 마이크로 RNA. 이는 21~23개 염기로 구성된 아주 작은 RNA다. DNA에서 RNA로 전사된 뒤 여러 단계를 걸쳐 완성되는 마이크로 RNA는 단백질로 변하지 않고 RNA 상태 그대로 세포 내에 존재한다. 마이크로 RNA는 다른 유전자를 조절하는 역할을 하며 인간 세포에 2000개가량 존재한다.

 

이 마이크로 RNA가 특정 단백질에 의해 형성되는 과정이 인체 세포 내에서 처음 확인됐다.

 

기초과학연구원 RNA연구단 소속 김빛내리 단장 연구팀은 최근 이 마이크로 RNA가 '드로셔'라는 단백질에 의해 형성되는 과정을 규명했다. 연구팀은 드로셔 단백질이 마이크로 RNA를 자르는 위치를 대량으로 정확하게 분석할 수 있는 새로운 실험법을 개발했다. 이를 통해 그간 알려져 있던 마이크로 RNA 정보가 일부 부정확했음을 밝히고 드로셔와 마이크로 RNA 각각의 새로운 특성도 연구했다.

 

드로셔 단백질은 마이크로 RNA 1차 전구체를 특정 위치에서 자르는 효소 역할을 한다. 전구체는 물질 대사나 화학 반응에서 최종 물질이 되기 전 단계 물질을 말한다. 보통 DNA에서 전사된 상태를 1차 전구체라고 하고 드로셔와 다른 단백질 복합체가 가공해 만든 산물이 2차 전구체다. 1차 전구체와 2차 전구체 과정을 거친 후 완전한 마이크로 RNA가 된다.

 

드로셔 단백질은 2003년 김빛내리 단장 연구팀에 의해 마이크로 RNA 생성에 필수적인 효소로 밝혀진 바 있다. 지난해 연구팀은 드로셔 단백질의 3차원 구조 규명에 주안점을 두고 드로셔가 마이크로 RNA 1차 전구체의 어느 부위를 인식해 절단하는지 그 패턴을 일반화하는 데 성공했다. 하지만 드로셔 구조와 일반적인 RNA 절단 패턴은 밝혀졌지만 실제 인체 세포 안에서 드로셔에 의해 만들어지는 마이크로 RNA 각각에 대한 정보는 부족했다. 또 드로셔가 마이크로 RNA 생성을 주도하는 역할 외에 어떤 기능이 있는지도 불명확했다. 여기에는 실험법적 한계가 있다. 자외선을 이용해 RNA 결합 단백질에 붙은 표적 RNA의 염기서열을 분석하는 이른바 '클립시크' 실험법은 드로셔 단백질에는 잘 맞지 않았기 때문이다.

 

따라서 연구진은 자외선 대신 포름알데히드를 이용하는 방식인 'f-클립시크'로 실험법을 대체했다. 포름알데히드는 RNA와 드로셔 결합 부위에 끼어 들어가 둘을 이어준다. 이 상태에서 드로셔에 특이적으로 결합하는 항체를 처리하면 항원·항체 반응으로 드로셔만 모아 드로셔에 붙어 있는 RNA 산물을 염기서열 분석법으로 읽어낼 수 있다. 연구팀은 사람의 배아 신장 세포와 자궁경부암 세포 두 종류를 대상으로 f-클립시크를 적용해 수백 개에 달하는 마이크로 RNA 전구체상 드로셔 절단 위치를 찾는 데 성공했다. 드로셔의 절단 부위를 단일 염기 수준으로 확인한 것이다.

마이크로 RNA 전구체상에서 드로셔의 절단 부위는 마이크로 RNA 생성 과정을 연구하는 데 있어 중요한 정보임에도 기술적인 한계로 인해 그간 극소수 일부 마이크로 RNA에 대해서만 알려져 있었다. 하지만 연구팀이 개발한 f-클립시크는 단 한번의 실험만으로 수백 개에 달하는 마이크로 RNA 전구체에 대해 단일 염기 수준으로 정확하게 볼 수 있도록 해준다.

 


김빛내리 단장

 

연구팀은 이 같은 실험에서 얻은 마이크로 RNA 데이터를 세계 최대 마이크로 RNA 데이터베이스인 '미르베이스'와 비교했다. 미르베이스는 세계적 권위를 지닌 영국 마이크로 RNA 데이터베이스로 현재까지 세계 최대 마이크로 RNA 데이터를 지니고 공개하고 있다.

 

비교 결과 드로셔가 만드는 마이크로 RNA 중 상당수가 불일치함을 확인했다. 미르베이스는 생성이 완료된 마이크로 RNA만 기준으로 삼는데 많은 마이크로 RNA가 생성되는 도중 염기서열 끝부분에서 추가적인 변형이 일어나기 때문인 것으로 분석됐다.

 

또 동일한 마이크로 RNA 전구체라도 드로셔에 의해 각각 다른 부위가 절단돼 여러 종류의 마이크로 RNA 이성체가 만들어질 수 있는데 극소수 마이크로 RNA에서만 이러한 현상이 보고됐던 것과 달리 이번 연구를 통해 실제로는 다수의 마이크로 RNA에서 일어난다는 사실을 증명했다.

 

연구진은 드로셔가 마이크로 RNA 전구체 외에 수십 종의 다른 RNA 종류도 자르는 것을 확인했다. 드로셔는 RNA를 잘라 신경 발생이나 골수 형성 과정을 조절할 뿐만 아니라 바이러스 증식을 억제하는 기능도 있는 것으로 밝혀졌다. 마이크로 RNA 외에도 드로셔에 의해 기능이 조절되는 RNA들을 새롭게 찾아냄으로써 드로셔 역할에 대한 이해의 폭을 확장한 것이다.

 

드로셔는 배아줄기세포나 뇌 조직에서 유독 발현되는 양이 높기 때문에 마이크로 RNA 생성뿐 아니라 다른 표적 RNA의 절단을 관찰하면 중요한 기능이 더 있을 것으로 기대된다.

 

 따라서 f-클립시크 방법을 적용해 드로셔가 배아 발생이나 뇌 발달과 관련해 어떤 역할을 하는지 규명하는 게 필요하다. 김빛내리 단장은 "이번 연구는 드로셔가 결합하는 RNA를 정확히 찾아낼 수 있는 연구 방법을 제공함으로써 생물학적으로 중요한 여러 현상들에서 드로셔 기능을 규명할 길을 열 것으로 기대된다"고 말했다.

 

연구진은 이번 연구 대상 외 다른 인체 세포에서도 드로셔에 의해 만들어지는 마이크로 RNA 정보를 밝혀나갈 계획이다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '셀'의 자매지인 '몰레큘러 셀'에 최근 게재됐다.

 

■ 관련기사 ▶ 더보기

■ WEEKLY FOCUS

성낙인 총장은 2018년 4월 10일(화) 중국 하이난에서 열린 제18차 보아오포럼 아시아대학연맹(AUA) 총장포럼에 참석하였다. 성 총장은 4차 산업혁명과 고령화를 동시에 맞은 한국 상황을 언급하며 서울대의 스마트 캠퍼스 구축과 SNUx, K-MOOC 등 지식나눔의 사례를 들며 적극적인 평생교육으로 사회통합에 기여해야 한다고 밝혔다.
(재)발전기금과 발전기금 미주재단은 2018년 4월 15일(일) 미국 LA코리아타운 인근 호텔에서 미국 거주 기부자들을 초청하여 감사 행사를 개최하였다.
3.1독립운동의 민족대표 34인으로 알려진 프랭크 윌리엄 스코필드(한국명: 석호필 石虎弼) 박사 서거 48주기를 맞아, 박사 추모 기념식이 2018년 4월 12일(목) 서울대 수의대 스코필드홀에서 개최하였다.

■ 지난호 WEEKLY FOCUS

본교는 2018학년도 입학식을 3월 2일(목) 관악캠퍼스 종합체육관에서 개최하였다. 올해 입학하는 신입생은 학부 3,421명, 대학원 3,214명으로 총 6,635명이다. 성낙인 총장은 입학식사에서 생각하는 힘을 키우고, 추종자가 아니라 개척자가 될 것이며,‘나’를 위한 생각보다 ‘우리’를 위해 고민해 나가야한다고 강조했다.
본교는 2018년 3월 1일(목)자로 동양사학과 김호동 교수와 사회학과 송호근 교수를 석좌교수로 신규 임용하였다.
성낙인 총장은 2018년 3월 9일(금, 현지시간) 스웨덴 웁살라대학교(Uppsala University)에 방문하여 전략적 파트너십 체결식을 가졌다.
서울대학교는 제72회 전기 학위수여식을 2018년 2월 26일(월) 관악캠퍼스 종합체육관에서 개최한다. 이번 학위수여식에서 학사 2,328명, 석사 1,843명, 박사 726명 총 4,897명에게 학위를 수여하였다.
서울대학교 학생들의 글쓰기 역량 강화를 위해 기초교육원 주관으로‘글쓰기지원센터’를 개소하고 2018년 2월 22일(목) 현판식을 가졌다.
2018년 2월 23일(금) 문화관 중강당에서는 김광석의 <일어나>가 ‘떼창’되었다. 주인공은 2월 월례특강에 참석한 교직원 200여명.
평창올림픽 성화가 전국 릴레이를 이어가는 가운데, 대학을 대표해 서울대학교 관악 캠퍼스로 성화가 봉송되었다. 1월 16일 오전 10시 30분경 서울대 정문 근처에 도달한 성화 봉송대는, 정문 앞 공터에서 점화식을 가졌다. 자율주행자동차 시스템 구축을 준비하고 있는 기계항공공학부 이경수 교수가 학교 대표로 성화에 점화하였다.
성낙인 총장은 2018년 1월 2일(화) 시무식에서 “줄곧 교육이념으로 제시해온 ‘선한 인재상’ 확립의 결실과 그동안 추진해왔던 정책적 사업이 일정 정도 이상 기반을 잡고 한층 견고히 자리매김하기를 기대한다”고 밝혔다.
학생들을 방학때마다 세계로 보내주는 SNU in World 프로그램이 올해로 7년차를 맞았다. 워싱턴 DC, 실리콘밸리, 모스크바, 파리, 마드리드, 베를린 등에서 방학을 보내고 온 어린 학생들이 무엇을 배우고 돌아왔는지 들어보자.
2017년 12월 10일(일) 타계한 우리나라 대표 법조인 변무관 변호사가 지난 2015년 9월 우리 대학교 재학생의 생활비 장학금인 선한 인재 장학금에 30억원을 쾌척했다. 고인은 평소 근검절약해 모은 재산 기부를 당시에는 외부에 밝히길 꺼려하였으나, 기부자의 아름다운 뜻을 사회에 알려 기부 문화 확산에 기여하고자 한 우리 대학교의 요청에 유족들이 응하여 밝혀지게 되었다.
우리 대학교는 2017년 12월 7일(목) 시흥스마트캠퍼스 예정부지에서 시흥스마트캠퍼스 선포식 및 자율주행자동차 기반 미래도시의 구성을 위한 모빌리티 조성 협약식을 가졌다.
성 총장은 2017년 12월 11일(월) 케네스 루드(Kenneth Ruud) 트롬쇠 대학 연구부총장을 접견하고 양 교간 학술교류협정을 체결하였다.