IBS(원장 오세정, 기초과학연구원) RNA 연구단(단장 김빛내리)과 서울대학교 화학부 김진수 교수팀이 공동으로 원하는 마이크로RNA만을 제거할 수 있는 새로운 기법을 개발했다.

이번 연구성과는 네이처 자매지인 '네이처 스트럭처럴 앤 몰리큘러 바이올로지(Nature Structural & Molecular Biology)'에 11일 게제됐으며 마이크로 RNA를 제어함으로서 암, 심혈관 질환, 뇌질환 등 다양한 질병을 치료할 수 있는 지평을 열었다는 점에서 의미가 있다.

* 논문 제목 : 인간 마이크로RNA에 대한 TALEN 기반 녹아웃 라이브러리(TALEN-based knockout library for human microRNAs), 공동제1저자 : 기초과학연구원 RNA 연구단 김영국 박사후 연구원, 공동제1저자 : 서울대학교 화학부 유전체공학 창의연구단 위갑인 연구교수, 공동교신저자 : RNA 연구단 김빛내리 단장, 공동교신저자 : 서울대학교 화학부 김진수 교수

RNA 연구단과 김 교수 연구진은 제2세대 유전자가위로 알려진 탈렌(유전공학적으로 합성된 단백질 효소) 효소를 이용해 세포로부터 원하는 마이크로RNA 유전자를 제거하는데 성공했다.

* 탈렌(Transcription Activator-Like Effector Nuclease: TALEN) : 유전체 상에서 원하는 염기서열을 인식해 그 유전자 부위를 절단하는 유전자가위(engineered nuclease)의 일종이다. 이러한 과정을 통해 절단된 유전자 부위는 세포 내의 복구 과정을 통해 회복되는 경우도 있지만, 복구 과정에서 다양한 돌연변이가 생기는 경우가 많다. 이러한 돌연변이로 인해 그 유전자의 기능이 차단되므로, 이를 응용해서 특정 유전자의 기능을 차단하는 기법으로 탈렌이 많이 이용되고 있다.

기존연구는 단백질을 만들어내는 유전자에 탈렌 효소를 사용했으나 마이크로 RNA 유전자를 제거하는데 응용한 것은 이번이 처음이다.

기존연구 기법들은 원하는 마이크로RNA 뿐만 아니라 서열이 유사한 다른 마이크로RNA도 억제, 즉 원치 않는 마이크로RNA를 억제해 다양한 부작용이 발생기는 문제점이 있었다.

마이크로RNA를 억제하기 위해서는 유전체 상의 특정위치를 제거해야 하는데 인체에는 수백여 종의 마이크로RNA가 존재하며 그 서열이 다르다.

이에 연구진은 사람의 몸에서 세포 분열 등 중요한 역할을 하는 마이크로RNA 274개를 실험군으로 뽑아 분석했으며 서열이 다른 특정위치를 제거하기 위해 맞춤형 탈렌 효소 540종을 개발했다.

540종의 탈렌 효소 중 66개를 무작위로 실험한 결과 평균 20~30%의 효율을 보였다.

기존 유전자 제거 연구가 무작위 실험 시 0.1% 이하의 효율을 보인 것에 비교하면 엄청난 효율을 보인 것이다.

특히 탈렌 효소 중 2개를 선정하여 암세포에 적용한 결과 암세포 증식 속도가 1/3 수준으로 떨어져 의료분야 적용도 가능할 것으로 연구진은 예상하고 있다.

이번 연구는 마이크로RNA의 특정위치를 제거할 경우 그 기능이 사라지는 표준모델을 개발하는 동시에 인체의 중요한 기능을 하는 마이크로RNA를 제거할 수 있는 맞춤형 탈렌 효소 540종을 개발해 향후 인간 세포를 이용한 각종 연구나 치료제 개발 등의 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

첨부 1. 연구개요, 용어설명, 그림설명, 연구진 이력사항