12월의 IBS 연구성과

1. 유전 정보 전달하는 전령RNA, 이렇게 사라진다

국내 연구진이 몸속에서 유전 정보를 전달하는 역할을 하는 '전령RNA(mRNA)'의 운명을 조절하는 과정을 밝혀냈다.

김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단장(서울대 생명과학부 교수) 연구팀은 전령RNA가 분해되는 과정에 관여하는 새로운 효소를 찾고 그 메커니즘을 규명했다고 4일 밝혔다. 전령RNA는 성숙 과정에서 긴 '아데닌(A)' 염기가 달린 꼬리를 갖게 되는데, 제 역할을 마치면 꼬리가 짧아지며 분해과정이 시작된다. 꼬리가 짧아진 전령RNA는 다양한 분해 효소에 의해 잘게 분해된다. 연구팀은 이전 연구에서 꼬리가 짧아진 전령RNA는 끝부분에 유리딘 꼬리가 생기면서 빠르게 분해된다는 사실을 발견했다. 하지만 전령RNA를 빠르게 분해시키는 메커니즘은 알지 못했다.

이번에 연구팀은 유리딘 꼬리에 있는 효소들이 이 메커니즘의 핵심이라는 사실을 확인했다. 유리딘 꼬리에는 효소 2개(TUT4, TUT7)가 있는데 꼬리가 짧아진 전령RNA 끝부분에 선별적으로 붙어 분해를 가속화시킨다는 것이다. 효소를 인위적으로 제거했더니 전령RNA에서 유리딘 꼬리가 사라지며 분해가 느려졌다.

김 교수는 "유리딘 꼬리의 의미를 처음으로 밝힌 데 의의가 있다"며 "인간을 비롯한 포유동물에서 전령RNA가 어떻게 분해되는 지 이해할 수 있게 된 만큼 유전자 연구에 중요한 실마리를 제공할 것"이라고 설명했다. 이 연구결과는 세계적 과학학술지 '셀' 4일자에 실렸다.

2. 처음부터 끝까지 한결 같은 메탄올 연료전지

국내 연구진이 에너지 문제와 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 연료전지 기술을 한 단계 더 진보시키는데 성공했다. 성영은 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 그룹리더가 이끄는 연구진은 중금속 제거와 에너지 생산 효율을 동시에 높일 수 있는 하이브리드 연료전지를 개발하는 데 성공했다고 17일 밝혔다. 연료전지란 수소나 알코올 등 연료를 태워 전기를 만들어 주는 초소형 발전장치로 본래 우주선 등에 쓰기 위해 개발됐다.

연구팀이 개발한 연료전지는 알코올의 일종인 메탄올을 태워 전기를 만드는 '메탄올 연료전지'다. 메탄올 연료전지는 연료를 구하기 쉽고, 저장 및 운반도 편리해 응용 가능성이 높지만 부산물인 일산화탄소가 백금 촉매와 반응하며 6가 크롬이라는 중금속을 만들어내는데다가 성능이 계속해서 떨어지는, 일명 '피독현상(poisoning)'이 단점으로 지적돼 왔다.

연구팀은 전기 발생 과정에서 중금속을 자동으로 제거하는 기계 구조를 새롭게 만들었다. 또 피독을 제거해 에너지 전환 효율을 높일 수 있는 새로운 반응 메커니즘도 고안해 냈다. 연구팀은 이렇게 개발한 새로운 형태의 메탄올 연료전지를 10시간 가량 장시간 구동해 본 결과 초기 성능과 동일하게 유지된다는 점을 확인했다.

성 그룹리더는 "중금속 제거와 에너지 효율을 동시에 높이는 신개념 연료전지 개발에 성공한 것은 이번이 처음"이라며 "연료전지의 낮은 성능과 장기구동 시 성능 저하 문제를 해결할 수 있어 메탄올 연료전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대한다"고 밝혔다. 이 연구 성과는 '네이처' 자매지인 '사이언티픽 리포트' 12일자 온라인판에 게재됐다.