바이오인

핵심내용

변형 RNA의 제거과정 규명

- 세포분화‧발달, 다양한 암, 면역질환의 이해 및 치료제 연구 기여 -

□ 유전자 발현 조절과정 중에서 변형 RNA를 제거하는 과정이 밝혀졌다. 김윤기 교수(고려대) 연구팀이 RNA 변형의 일종인 N6-메틸아데노신(m6A)* RNA가 분해되는 경로를 규명했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.
   * N6-메틸아데노신(m6A) : RNA의 화학적 변형의 일종으로, RNA를 구성하는 아데닌 염기에 메틸기가 붙은 형태이다. 급성 골수성 백혈병‧간암‧유방암의 발생과 진행뿐 아니라 에이즈와 같은 면역질환에서도 중요한 영향을 미친다고 알려져 있다.

□ 이중나선으로 이뤄진 안정적인 DNA와 달리, RNA는 다양한 화학적 변형이 쉽게 발생한다. 변형된 RNA는 유전자 발현을 조절하고 암 및 바이러스성 질환에 큰 영향을 미친다고 알려져 있지만, 구체적 분자수준 기작은 거의 알려져 있지 않다. RNA 변형의 심층 연구는 관련 질환의 이해를 높여 치료제를 개발하기 위해 꼭 필요하다.

□ 연구팀은 가장 많이 발생하는 변형 형태인 m6A RNA가 제거되는 데 관여하는 새로운 인자들을 발굴하고, 이들이 복합체를 이루어 RNA를 제거하는 메커니즘을 자세히 규명했다.

 ㅇ m6A 변형을 가진 RNA는 ‘YTHDF2’라는 단백질에 의해 인식되고 결합된다. 이 단백질은 RNA 분해효소와 복합체를 이루고 있어, m6A 변형을 가진 RNA를 빠르게 제거한다.

□ 김윤기 교수는 “이 연구는 m6A 변형을 가진 RNA가 세포 내에서 분해되는 현상을 보고한 것”이라며, “이 연구를 통해 m6A 변형의 생물학적, 병리학적 기능이 재조명될 것으로 기대된다”라고 연구 의의를 설명했다.

□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(리더연구)의 지원으로 수행되었다. 국제학술지 ‘몰레큘러 셀 (Molecular Cell)’에 5월 2일 게재됐다.

상세내용

 < 논문명, 저자정보 >

논문명
Endoribonucleolytic cleavage of m6A-containing RNAs by RNase P/MRP complex

저  자
김윤기 교수(교신저자, 고려대학교), 박옥현(공동 제1저자, 고려대학교), 하홍석(공동 제1저자, 고려대학교)

< 연구의 주요내용 >

1. 연구의 필요성

 ○ 최근 진행되는 많은 연구들에서 유전자 발현 단계에서 전사 후 RNA 변형의 중요성이 부각되고 있다. RNA 변형의 하나인 N6-메틸아데노신 (m6A)*는 가장 보편적인 변형형태이며 세포내에서 정교하게 조절된다. m6A 변형은 세포 내 m6A 변형은 3가지 종류의 단백질들에 의해서 조절되는데, 메틸화제, 탈메틸화제, 인지단백질로 분류된다. m6A 변형은 인지 단백질과의 결합을 통해 유전자 발현 조절에 기능을 하며, 이와 관련하여  다양한 종류의 세포 분화 뿐 아니라, 급성 골수성 백혈병, 간암, 유방암의 발생 및 진행 그리고 에이즈나 인플루엔자와 같은 바이러스 관련 면역질환에도 중요한 기능을 한다고 알려져 있다. 이처럼 m6A 변형의 생리학적, 병리학적 중요성이 부각되는데 비해, m6A 변형에 의한 유전자 발현 조절 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았다.
     * N6-메틸아데노신 (N6-methyladenosine) : RNA의 화학적 변형의 일종으로, mRNA의 안정성 뿐 아니라, 번역과정 등 다양한 RNA의 기능과 관련 있음.

2. 연구내용

 ○ m6A 변형에 의한 RNA 분해현상에 관련된 새로운 인자들을 발굴하였고 면역 침강 반응 실험들을 통해 m6A 인지단백질인 YTHDF2* 단백질과 새로운 인자들 사이에 상호작용을 확인하였다.
     * YTHDF2 : N6-메틸 아데노신을 인식하여 결합하는 단백질의 일종으로, 결합하고 있는 RNA의 안정성을 조절한다고 알려져 있음.

 ○ 단백질과 결합하는 RNA의 부위를 동정하는 CLIP-seq* 기법을 통하여, 관련 단백질들과 결합 RNA 종류 및 부위를 동정하였다.
     * CLIP-seq : 특정 단백질과 결합하고 있는 RNA의 부위를 동정하기 위한 실험기법

 ○ YTHDF2 단백질 복합체에 의한 RNA 분해현상이 내부에서 일어나는지를 증명하기 위하여, PARE-seq* 기법으로 사용하였다.
     * PARE-seq : RNA가 내부에서 잘리는 위치를 동정하기 위한 실험기법

3. 연구성과/기대효과

 ○ m6A 변형은 지방세포, 면역세포, 줄기세포의 분화, 활동주기성, 면역반응 등 다양한 생명현상과 관련 되어있다. 이 연구가 m6A와 관련된 다양한 생명현상을 새로운 관점으로 재해석을 요구할 만큼 큰 파급효과를 가져올 수 있을 것이다.

 ○ m6A 변형과 관련하여 최근 병리학적 접근이 활발히 이루어지고 있다. 특히 m6A 변형은 급성 골수성 백혈병, 간암, 유방암의 발생 및 진행에 관련하여 많은 연구가 보고되고 있다. 그리고 에이즈와 인플루엔자와 같은 바이러스 관련 면역 질환에도 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 이 연구를 통한 m6A 매개 유전자 발현조절 메커니즘 규명은 관련 질환의 이해 및 치료제 개발에 중요한 과학적 기여를 할 것으로 기대된다.

...................(계속)

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