바이오인

핵심내용

“마이크로RNA 탄생의 비밀을 풀다”
- 드로셔 단백질 복합체 구성과 기능 밝혀...유전자 치료 가능성 높여 -

□ 마이크로알엔에이(이하 miRNA) 연구로 세계 과학계를 선도하고 있는 김빛내리 단장 연구팀이 이번에는 miRNA를 만드는 물질인‘단백질 복합체’(드로셔-DGCR8 단백질 복합체, 일명 마이크로프로세서)의 구성과 기능을 밝혔다.

□ 세포는 디엔에이(DNA)에 담긴 유전정보를 전령RNA에 복제해서 필요한 단백질을 만드는 데 이용한다. miRNA는 전령RNA와 결합해 우리 몸에 필요한 단백질을 만드는 과정을 조절함으로써 세포의 분화와 성장, 사멸 활동에 질서를 부여하는 이른바 ‘세포 내의 경찰’과 같은 역할을 수행한다.
 ㅇ 따라서 miRNA의 생성과 작동에 이상이 생기게 되면 암과 같은 질병이 발생할 수 있다.
 ㅇ 우리 몸속에는 2,000여 가지의 miRNA가 있는데 종류마다 역할이 다르다.

□ miRNA의 존재는 지난 1993년 미국의 앰브로스 박사에 의해 발견되었는데,
 ㅇ 김빛내리 단장이 9년 뒤인 2002년에 miRNA의 생성 과정을 밝혔고 2003년에 miRNA를 생성하는 물질인 ‘드로셔 단백질 복합체’를 처음 발견한 바 있다.
 ㅇ 김 단장은 지난 2012년부터 미래창조과학부(장관 최양희) 산하 기초과학연구원(IBS) RNA연구단을 이끌고 있으며, 이번 성과는 같은 연구단의 우재성 연구위원과 공동연구한 결과물이다.

□ 연구팀은 드로셔-DGCR8 단백질이 밝혀진 후 약 10년 만에 처음으로 대량 정제에 성공하여 드로셔 단백질 각 부위의 기능을 명확히 밝혀, 오랫동안 일었던 학계 논란을 깔끔하게 정리했다.
 ㅇ 연구팀은 단백질 복합체는 1개의 드로셔와 2개의 DGCR8 분자로 구성되어 있음을 처음으로 규명했다.
 ㅇ 드로셔는 miRNA의 재료가 되는 물질(miRNA 1차 전구체)의 하단부분을 인식한 뒤 절단할 위치를 찾아 자르는 재단사 역할을 수행하며, 파트너인 DGCR8은 상단부분을 인식하여 드로셔가 정확한 절단부위를 찾도록 도와주는 조수 역할을 한다는 사실을 입증했다. 

□ 기초과학연구원(IBS) RNA연구단의 우재성 연구위원은 “miRNA의 탄생 과정을 명확하게 그려내는데 주력해왔다. 앞으로 miRNA를 활용하여 특정유전자를 통한 단백질 합성을 인위적으로 조절할 수 있게 된다면 암이나 유전질환 등의 치료에도 활용할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 설명했다.

□ 이번 연구 결과는 생명과학분야 세계 최고 권위지 셀(Cell, IF 33.116)에 5월 28일자(한국시각 5.29. 새벽 1시) 온라인에 소개될 예정이다.
    * (논문제목) 인간 마이크로프로세서의 기능 해부(Functional anatomy of the human Microprocessor)
    * (제1저자) Tuan Anh Nguyen, IBS RNA연구단 연구원
    * (공동 교신저자) 우재성 IBS RNA 연구단 연구위원(서울대학교 연구교수)
    * (공동 교신저자) 김빛내리 IBS RNA연구단 단장(서울대학교 생명과학부 교수)

[붙임] 1. 연구결과 개요 2. 연구결과 문답 3. 그림설명 4. 연구진 이력사항

상세내용

연 구 결 과 개 요

Functional anatomy of the human Microprocessor

Tuan Anh Nguyen, Myung Hyun Jo, Yeon-Gil Choi, Joha Park, S. Chul
Kwon, Sungchul Hohng, V. Narry Kim* and Jae-Sung Woo*
(Cell, in press)

 마이크로RNA(miRNA)는 21~23개의 염기로 구성된 작은 RNA로써 전령RNA와의 결합을 통해 전령RNA의 번역 및 단백질 발현을 조절함으로써 세포의 운명에 다양한 영향을 미친다.
miRNA 생합성과정은 독특한 이차구조를 가진 miRNA 1차 전구체가 RNA중합효소II에 의해 DNA로부터 전사되면 드로셔(DROSHA)-DGCR8 단백질 복합체(마이크로프로세서)가 이를 인식해서 절단하는 메커니즘에서 시작된다.
본 연구팀은 DGCR8의 C말단 꼬리 부분을 함께 발현시키면 드로셔를 단독으로 정제할 수 있다는 것을 발견하였고, 이 방법을 이용하여 균일하고 안정적인 드로셔를 세계 최초로 정제했다.
정제된 단백질로 연구한 결과, 마이크로프로세서가 한 분자의 드로셔와 두 분자의 DGCR8으로 구성되었음을 발견하게 되었다.
DGCR8의 도움 없이는 불가능한 것으로 알았던 miRNA 1차 전구체의 구조를 인식하고 절단할 위치를 찾는 역할을 드로셔 단독으로 수행할 수 있음을 입증했고, 드로셔는 하단(basal)분기점을, DGCR8은 상단(apical)분기점을 인식함으로써 miRNA 1차 전구체 절단효율을 높이게 된다는 것도 밝힐 수 있었다.
이러한 연구 결과는 생체 내에 핵심적인 역할을 하는 miRNA 전반에 대한 깊은 연구 가능하게 했으며, 더 나아가서는 생명현상의 원리를 규명하는데 중요한 단초를 제공할 것으로 보고 있다.

연 구 결 과 문 답

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