바이오인

핵심내용

- 모체에서 온 마이크로RNA 끝에 아데닌 꼬리 붙이는‘위스피’발견 -

□ 미래창조과학부(장관 최양희)와 국제과학비즈니스벨트 핵심 기관인 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)의 RNA연구단(단장 김빛내리)이 유전자 발현의 제어를 담당하는 마이크로 알엔에이(RNA)1) 가 초기 배아단계에서 어떻게 조절되는지 최초로 규명하는데 성공했다.
* 마이크로RNA는 유전자가 과도하거나 부족하지 않도록 발현을 제어하는 기능을 담당함
o 초기 배아 발생기는 수정란의 유전체로부터 RNA가 합성되기 전이어서 모체(난자)에서 온 RNA가 중요한 역할을 담당한다.
o 연구진은 이 시기에 모체로부터 유래된 마이크로RNA의 말단에 아데닌2)으로 구성된 꼬리를 붙여주는 변형(아데닐화3))이 발생하며, 이로 인해 마이크로RNA 양이 조절된다는 사실을 처음으로 밝혔다.
o 연구진은 초파리를 이용한 실험으로 마이크로RNA에 꼬리달기를 담당하는 효소인 위스피(Wispy)의 존재를 발견하고 위스피(Wispy)가 초기 배아에서 마이크로RNA를 변형시켜 마이크로RNA의 분해를 유도한다는 사실을 확인했다.

□ 본격적인 수정란의 발생이 일어나기 전 마이크로RNA의 조절이 활발히 일어나고 있음을 밝힌 이번 연구는, 앞으로 배아에서 일어나는 유전자 조절에 대한 이해를 높이는데 기여할 것으로 기대를 모은다.

□ 이번 연구 결과는 분자생물학분야 최고 권위지이자 셀(Cell)의 자매지인 몰리큘러 셀4)(Molecular Cell, IF 14.464)에 12월 4일자(온라인 11.13)로 게재될 예정이다.
* (논문제목) 모체로부터 유래한 마이크로RNA가 위스피 단백질에 의해 아데닐화되는 현상 규명(Adenylation of maternally inherited microRNAs by Wispy)
* (제1저자) 이미혜 IBS RNA연구단 박사
* (교신저자) 김빛내리 IBS RNA연구단장(서울대학교 생명과학부 교수)

□ 동물의 초기 배아세포는 모체(난자)로부터 유래한 RNA에 의해 발생과정에서 요구되는 단백질들을 만들어낸다. 따라서 난자로부터 전달된 RNA의 보존과 조절은 초기 발생에 매우 필수적 요소이다.
o 그러나, 지금까지 유전자 조절을 담당하는 마이크로RNA가 배아의 초기 발생 시기에 어떻게 조절되는지에 대한 연구는 거의 없었다.
o 연구진은 여러 모델 동물들의 난자와 배아에서 마이크로RNA의 양이 적게 존재하며 이들의 말단이 아데닐화 되어 있다는 사실을 최초로 발견하였다.
o 또한, 연구진은 초파리를 모델 동물로 이용하여 초기 발생시기에 전령RNA(mRNA)5)의 아데닐화를 담당하는 뉴클레오타이드6) 전달효소인 위스피7)(Wispy)가 마이크로RNA를 아데닐화 한다는 사실을 밝혔다.

□ 김빛내리 IBS RNA연구단장은 “이번 연구는 모체로부터 유래된 마이크로RNA가 조절되는 특이한 원리를 처음으로 밝힌 것”이라며 “지금까지 알려지지 않았던 초기 배아단계의 중요한 생명현상에 대한 이해를 제공하여 관련 후속 연구에 중요한 실마리를 제공할 것”이라고 전했다.

상세내용

[연 구 결 과 개 요]

Adenylation of maternally inherited microRNAs by Wispy

Mihye Lee, Yeon Choi, Kijun Kim, Hua Jin, Jaechul Lim, Tuan Anh Nguyen, Jihye Yang, Minsun Jeong, Antonio J. Giraldez, Hui Yang, Dinshaw J. Patel, and V. Narry Kim

(Molecular Cell, in press)

동물의 초기 배아세포는 모체(난자)로부터 유래한 RNA에 의해 발생과정에서 요구되는 단백질들을 만들어낸다. 따라서 모체(난자)로부터 유래한 RNA의 보존과 조절은 초기 발생에 매우 필수적 요소로 알려져 있다. 하지만, 초기 발생과정에서 마이크로RNA가 어떻게 조절되는지에 대해서는 알려진 바가 없었다.

본 연구진은 초파리, 성게, 생쥐 등의 난자 혹은 초기 배아에서 마이크로RNA들의 말단에 아데닌으로 구성된 꼬리가 존재한다는 사실을 처음 발견하였다. 또한 초파리를 이용한 연구를 통해, 뉴클레오타이드 전달효소인, 위스피(Wispy)가 마이크로RNA 아데닐화에 관여한다는 사실을 밝혀내었다. 연구진은 위스피 초파리 돌연변이와 위스피 과발현세포를 이용하여 위스피가 아데닐화를 통해 마이크로RNA의 양적 변화를 유도함을 물론, 마이크로RNA의 타겟 유전자 조절에도 영향을 준다는 사실을 보여주었다.

또한, 연구진은 마이크로RNA와 결합하여 타겟 유전자의 발현을 조절하는 아고넛(Argonaute) 단백질과 위스피가 복합체를 구성한다는 것을 밝혔으며, 이는 위스피가 아고넛과 물리적으로 연계되어 마이크로RNA 특이적인 조절을 담당하고 있음을 보여주는 증거이다.

본 연구는, 배아의 초기발생과정에서 모체(난자)로부터 유래한 마이크로RNA가 아데닐화 과정을 통해 제거되는 기전을 제시하고 있다. 또한, 초기 배아가 분화된 난모세포의 특이적 성질을 잃고, 다능성(pluripotency)을 갖도록 하는 과정에서 마이크로RNA의 말단 변형을 통한 조절이 중요하게 작용할 가능성을 보여주고 있다.

[연 구 결 과 문 답]