생명현상을 조절하는 마이크로알엔에이(이하 miRNA) 연구로 세계 과학계를 선도하고 있는 김빛내리 단장이 miRNA 탄생에 결정적 역할을 하는 ‘단백질 복합체’의 비밀을 밝혀냈다.

miRNA는 염기 20개 정도를 지닌, 말 그대로 꼬마 RNA다. 일반 RNA처럼 단백질을 만들어내지 않지만, 유전자 발현과정을 조절하여 세포의 성장과 사멸에 관여한다. 유전자 조절로 세포 활동에 질서를 부여하는 세포 내 ‘경찰’ 같은 중요한 역할을 하는 셈이다. 경찰이 부족하거나 제대로 기능을 못하면 범죄율이 높아지듯이, miRNA 생성과 작동에 이상이 생기면 몸에는 암 같은 질병이 발생한다.

miRNA가 어떻게 생겨나고 작동하는지 이해하면, 유전자 변이나 이상발현으로 발생하는 질병을 고칠 수 있기 때문에, 세계 우수한 연구그룹들이 miRNA 관련 연구를 진행하고 있다.

김 단장은 우재성 연구위원(서울대 연구교수)과 함께 miRNA를 만들어내는 단백질 복합체(드로셔-DGCR8 단백질 복합체, 일명 마이크로프로세서)를 처음으로 균일하게 정제하는데 성공, 단백질 각 부위의 기능을 명확히 밝혔다.

우재성 연구위원은 “miRNA가 탄생하는 과정을 정확하게 그려낼 수 있어야 궁극적으로 유전자 치료에 활용할 수 있다”고 설명했다.

연구팀은 드로셔-DGCR8 단백질이 밝혀진 후 약 10년 만에 대량 정제하는 데 성공했으며, 그 결과 드로셔 1개와 DGCR8 2개 분자로 구성되어 있음을 밝혔다.

또, 기능적으로는 드로셔가 머리핀 모양으로 생긴 miRNA 1차 전구체(초기 전사체) 하단분기점을 인식해 절단할 위치를 가늠하는 재단사 역할을 하며, 파트너인 DGCR8이 상단분기점을 인식하여 드로셔가 정확한 부위를 절단할 수 있게 도와주는 조수 역할을 한다는 사실을 입증했다. 전구체는 물질대사나 화학반응에서 최종 물질이 되기 전 단계의 물질을 지칭하는데 드로셔는 miRNA가 되기 전 재료물질(RNA 초기 전사체)을 인지하고 자르는 역할을 한다.

이번 연구에서 드로셔 단백질의 기능을 해부하여, 학계의 논란을 깔끔하게 정리한 것이다.

miRNA 존재가 밝혀진 것은 불과 20여 년 전이며 김 단장은 miRNA 탄생과정과 역할을 규명하며 세계적 과학자로 자리를 잡았다.

2002~2003년 miRNA의 생성을 설명하는 모델을 제시하고, 드로셔 단백질을 발견했으며, 이번에 그 단백질 효소의 정체를 제대로 밝혀낸 셈이다.

이번 연구 결과는 생명과학분야 세계 최고 권위지 셀(Cell)지 5월 28일자(한국시각 5.29. 새벽 1시) 온라인에 소개됐다.

[그림1] 드로셔-DGCR8 단백질 복합체의 기능 해부도
한 분자의 드로셔와 두 분자의 DGCR8이 마이크로프로세서를 이룬다. 드로셔는 RNA를 자르는 효소 역할 뿐 아니라 하단분기점을 인식하여 절단할 위치를 측정하는 가늠자 역할도 수행한다. DGCR8은 드로셔를 안정화시키는 역할을 수행하고 또한 상단분기점을 인식하여 miRNA 1차 전구체(pri-miRNA)의 절단 효율을 높여준다.