기초과학연구원(IBS) RNA 연구단 김빛내리 단장(서울대 석좌교수) 연구팀이 척추동물을 감염시키는 바이러스 297개 속, 337종의 유전체를 대규모로 분석해 RNA의 안정성과 단백질 생산을 높이는 조절 요소를 발굴하고 작동 원리를 규명했다. 연구 결과는 8월 14일 0시(한국시간) 국제학술지 셀(Cell)에 게재됐다.
연구팀은 337종의 바이러스 유전체를 약 20만 개의 RNA 조각으로 나눠 합성한 뒤 대량 병렬 분석법으로 조절 요소의 다양성과 작동 기전을 분석했다. 그 결과 세포 내 효소 TENT4를 활용해 RNA 안정성과 단백질 생성을 높이는 조절 요소 23개를 찾아냈으며, 이들은 19개 바이러스 속에 걸쳐 분포했고 서열·구조 특징에 따라 최소 6가지 유형으로 구분됐다.
연구팀은 이와 별도로 TENT4를 이용하지 않는 새로운 조절 요소들 중 강력한 효과를 보인 'Pt1'을 발굴했다. Pt1은 뱀장어 피코르나바이러스(Potamipivirus)의 유전체 3′ UTR 부위에서 발견됐으며, poly(A) 꼬리를 합성하는 효소 PAP를 직접 끌어들여 짧아지는 mRNA 꼬리를 지속적으로 연장하는 방식으로 분해를 늦추는 것으로 확인됐다. 연구팀은 이러한 조절 요소들을 '테일론(tailon)'으로 명명했다.
실험 결과 Pt1을 붙인 선형 mRNA의 꼬리(아데닌 염기)는 60개에서 194개까지 늘어났고, 세포 내 수명(반감기)은 7.6시간에서 23.1시간으로 약 3배 증가해 가장 안정적인 것으로 알려진 원형 RNA 수준까지 안정성이 향상됐다.
김빛내리 IBS 연구단장은 "이번 연구는 바이러스가 숙주 세포의 RNA 조절 시스템을 이용하는 정교한 전략을 대규모로 밝혀낸 성과"라며 "발굴한 조절 요소들은 기존 mRNA 치료 기술의 한계를 극복하고 약효 지속성을 대폭 높일 수 있는 강력한 분자 도구가 될 것"이라고 밝혔다. 과기정통부 김성수 연구개발실장은 "국가 과학 경쟁력 강화와 인류 공영에 기여할 수 있도록 미지의 원리를 규명하는 기초과학 연구를 꾸준히 지원해 나가겠다"고 말했다.
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