난치병 막는 단백질 복합체 국내서 첫 ‘조립 과정’ 규명

김빛내리 IBS 단장 등 연구팀
도우미 단백질 등 작동 밝혀
RNA 치료제 개발 도움 기대

김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단장. IBS 제공

유전자 과발현으로 생기는 난치성 질환을 치료하는 ‘리보핵산(RNA) 치료제’를 보다 정교하게 설계할 수 있을 것이란 기대가 나오고 있다. 유전자 발현을 조절하는 단백질의 형성 과정이 규명됐기 때문이다.

과학기술정보통신부는 김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA연구단장(서울대 석좌교수)과 노성훈 서울대 생명과학부 교수 공동 연구팀이 유전자 발현을 조절하는 단백질인 ‘아고넛’의 조립 과정을 세계 최초로 규명하고 연구 결과를 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다고 11일 밝혔다.

세포 안에는 유전자의 과도한 발현을 억제하는 마이크로RNA(miRNA)가 존재한다. miRNA는 아고넛과 결합해 ‘단백질-RNA 복합체’를 형성해 유전자 발현을 조절한다. 아고넛이 miRNA와 결합해 활성화되는 과정은 지금까지 밝혀지지 않았다.

연구팀은 활성화 과정을 관찰하기 위해 샤페론에 결합한 아고넛 복합체를 최초로 분리·정제하고 초저온전자현미경으로 복합체 구조를 분석했다. 샤페론은 아고넛의 구조 형성을 돕는 단백질이다.

분석 결과 샤페론은 아고넛을 ‘열린 형태’로 붙잡아 miRNA가 들어갈 수 있는 공간을 만들었다. miRNA가 열린 공간으로 들어가 결합하면 샤페론은 떨어지고 아고넛은 ‘닫힌 형태’가 됐다. 연구팀이 시험관 안에서 아고넛 조립 과정을 재현하자 아고넛 복합체는 표적 유전자를 정확히 잘라내는 기능을 수행했다.

연구팀은 아고넛에 효율적으로 탑재될 수 있는 RNA의 조건, 차세대 신약 플랫폼 ‘작은 간섭 RNA(siRNA)’ 치료제의 화학 잔기(RNA 골격에 덧붙이는 화학 분자 조각)가 아고넛 조립에 미치는 영향 등도 확인해 RNA 치료제 설계의 효율성과 응용 가능성을 높였다.

김 연구단장은 “그동안 시행착오에 의존하던 RNA 치료제 설계에 분자적·이론적 근거를 제시했다”며 “향후 보다 효율적이고 안전한 치료제를 개발할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.