국내연구팀이 생명현상 근원인 유전자 발현 원리를 규명했다. 농작물 생산성 증가와 인체 질환 치료에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 곽준명 뉴바이올로지전공 교수와 김윤주 IBS 식물노화수명연구단 박사 연구팀이 유전자 발현과 세포 내 제어 RNA 항상성을 조절하는 핵심물질 원리를 규명했다고 25일 밝혔다.
생명체를 이루고 있는 세포는 복잡한 여러 작용을 통해 스스로 조절하며 유지하는 능력을 가지고 있다. 이러한 작용 중 외부 유전자의 세포 내 침입을 억제해 유전자 형성을 조절하는 '유전자 전사 침묵(PTGS)'이 있으며, 세포 내 잘못 생성된 RNA가 세포에 손상을 주지 않도록 이를 제거해 항상성을 유지하는 'RNA 품질관리(RQC)' 작용이 있다.
이 두 가지 상호작용을 통해 세포 내 RNA는 항상성을 유지하면서 생명 영속성을 갖게 되지만 상호작용에 대한 자세한 메커니즘에 대해 알려진 바는 거의 없다.
연구팀은 두 작용의 원리를 알아내기 위해 연구를 진행한 결과, 세포 내 단백질분해 복합체인 26S 프로테아좀(26S Proteasome)이 제어 RNA 항상성을 조절해 유전자 발현을 통제한다는 것을 밝혀냈다. 이를 시각화하기 위해 '미끼(Prey)'와 '사냥꾼(Orion)'으로 명명한 세포 특이적 분자유전학적 시스템을 자체 고안했고, 이를 애기장대식물에 도입했다.
그 결과 프로테아좀 구성 단백질 'RPT2a'가 제어 RNA 항상성을 조절하는 분해 효소들과 결합하고, 이 단백질 양을 조절해 유전자 형성을 조절하는 '유전자 전사 침묵' 작용에 기여한다는 사실을 확인했다.
곽준명 교수는 “세포가 어떻게 단백질 분해 메커니즘을 이용해 제어 RNA 생성을 조절하고 외부 RNA를 통제하는지에 대한 생명현상을 최초로 규명한 것”이라며 “농작물 생산증가와 인체 질환 치료에 새로운 접근 방법을 제공할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
최근 세계적 국제학술지 '네이처 플랜트(Nature Plants)' 온라인에 게재된 이번 연구는 곽준명 교수와 김윤주 박사가 공동교신저자로, 김명희 IBS 식물노화수명연구단 박사가 제 1저자, 이병훈 DGIST 교수, 박정미 생명과학연구원 박사와 연구원들이 참여했다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
