마이크로RNA는 약 22개의 염기서열로 이루어진 짧은 비암호화(non-coding) RNA로 유전자의 발현 과정에서 전사 후 조절인자로서 기능한다. 이들은 Argonaute(AGO)라는 단백질에 결합한 상태에서 mRNA(표적 mRNA)의 3′-비번역부위(3′-UTR)에 상보적으로 결합함으로써 이 mRNA들의 분해를 유도하거나 번역을 억제한다.
많은 연구자들은 이 작은 RNA가 세포 내 다양한 유전자들의 발현에 중요한 조절자로서 기능한다는 사실을 밝혔으며, 세포의 시스템을 잘 이용하는 바이러스도 마이크로RNA를 가지고 있다는 사실이 밝혀졌다. 따라서 생체 내에서 마이크로RNA를 검출할 수 있다면 바이러스성 질환의 진단에 큰 진전이 있을 것이다. 그러나 기존의 RNA 염기서열 분석기법은 마이크로 RNA와 같은 짧은 서열에 대해서는 정확한 정보를 산출해내지 못했다. 또한 바이러스성 질환에 대해 '급성 감염 상황'에서 시간대별 탐지 연구가 진행된 적도 없었다. IBS의 RNA 연구단(단장 김빛내리)은 급성 감염 연구가 용이한 헤르페스 바이러스 종인 인간CMV(HCMV)를 이용하여, 급성 감염 상황에서 시간대별로 바이러스 마이크로RNA의 표적유전자군(Targetome)의 변화를 비교하는 연구를 수행하였고, 총 22가지 HCMV 마이크로RNA가 급성 감염상황에서 기하급수적으로 발현이 증가됨을 확인하였으며, 총 4,000여 개의 인간 유전자들이 표적이 된다는 사실을 밝혀냈다.

이번 연구에는 ACE-scoring (AGO-CLIP-Seq enrichment-scoring)이라는 생물정보학적 방법이 개발되어 활용됐다. AGO-CLIP-Seq는 특정 RNA결합 단백질에 결합하는 RNA 분자를 유전체적 수준에서 동정해내고 정확한 결합 부위를 찾아내는 방법으로, AGO 단백질에 결합하는 마이크로RNA와 표적 mRNA를 찾아낼 수 있다. 과거에는 AGO-CLIPSeq으로 정량적인 분석이 어려웠는데, RNA 연구단은 표적 mRNA의 동정뿐 아니라 표적 mRNA에 대한 발현 억제 정도를 정량적으로 평가하고 측정하는 방법으로 ACE-scoring을 개발했다. 연구단은 마이크로RNA의 조절 강도가 ACE-score에 비례하는 경향이 있음을 검증했으며, 이 방법을 이용하여 특정 바이러스 마이크로 RNA가 어떤 표적 RNA들에 대해, 그리고 감염 후 어느 시간대에 활발히 작용하는지에 대해 밝혀낼 수 있었다. 오른쪽의 세 가지 도표는 ACE 점수에 따라 마이크로 RNA와 표적mRNA의 결합 양상을 나타낸다. 붉은색이 마이크로 RNA의 특정 염기서열, 파란색이 표적 RNA의 염기서열을 나타낸다.

발표논문
Sungchul Kim et al., “Temporal Landscape of MicroRNA-Mediated Host-Virus Crosstalk during Productive Human Cytomegalovirus Infection”, Cell Host & Microbe, Vol. 17, Issue 6, pp. 838–851 (2015)