연구단장 소개

연구단장 김빛내리

마이크로RNA에 관한 독보적 연구로 RNA에 의한 유전자 및 세포 조절을 이해하는데 기여하였습니다.
2008년 L’Oreal-UNESCO 세계여성과학자상, 2009년 호암상, 2013년 대한민국 최고과학기술인상, S-OIL 올해의 선도과학자 펠로십, 2019년 아산의학상을 수상하였고, 미국국립과학아카데미(NAS)와 유럽분자생물학기구(EMBO) 회원 등으로 활동 중입니다.

연구단 소개

RNA가 생명체를 제어하는 원리를 이해하는 것을 목표로 2012년에 설립되었습니다. 마이크로RNA를 비롯한 여러 다양한 RNA들의 조절 메커니즘과 그 생물학적 기능을 밝히고자 하며, RNA 연구기법과 RNA 활용기술도 개발하고 있습니다. 현재 8개 연구실로 구성되어 있으며 분자세포생물학, 생화학, 구조생물학, 생물정보학, 단백체학, 유전학, 바이러스면역학, 재생생물학 등의 접근방법을 활용하여 RNA를 연구하고 있습니다.

주요 연구 활동

RNA는 세포의 모든 기능에 필수적인 역할을 합니다. 배아 발생, 세포 분열과 분화, 세포의 죽음, 에너지대사, 항바이러스성 면역, 기억 형성 등 세포가 생겨나고 제 기능을 하려면 RNA가 제대로 만들어지고 기능해야 합니다. 따라서 RNA 조절에 문제가 생기면 암과 같은 질병이 촉진됩니다. 본 연구단은 RNA로 인한 생명현상의 조절 원리를 이해하고자 다음과 같은 주제의 연구를 하고 있습니다.

마이크로RNA (microRNA)는 어떻게 조절되고 기능하는가?

마이크로RNA는 약 22개의 염기로 구성된 아주 작은 분자입니다. 마이크로RNA는 다른 RNA들에 결합해서 그들의 작용을 억제함으로써 유전자를 제어할 수 있는 조절 물질입니다. 인간에서는 600개 이상의 마이크로RNA가 발견되었고 이들이 각각 흥미로운 기능을 수행합니다. 본 연구단은 마이크로RNA가 어떻게 만들어지고 어떻게 제어되는지를 밝히고자 하며, 연구단 내의 조직적 연구활동을 통해 마이크로RNA 연구에 큰 진전을 이루었습니다. 예를 들어 마이크로RNA들이 유리딘화와 아데닐화를 통해 변형되고 제어됨을 발견해서 마이크로RNA가 줄기세포와 배아의 발생에 어떻게 기여하는지를 알아냈습니다 (Cell, 2012; Molecular Cell, 2014). 또한 연구단 팀 간의 긴밀한 협력을 통해 마이크로RNA를 생성 효소인 드로셔를 정제하고 그 구조를 규명할 수 있었습니다 (Cell, 2015; Cell, 2016; Molecular Cell, 2019). 마이크로RNA의 타깃이 되는 RNA의 특성을 밝혔으며 (Nature Genetics, 2016), 최근에는 마이크로RNA의 일종인 miR-204가 퇴행성관절염 발생을 유도한다는 사실을 발견했습니다 (Science Translational Medicine, 2019). 향후에는 마이크로RNA에 대한 보다 심도 있는 연구를 통해 세포와 유전자에 대한 이해를 더욱 넓힐 수 있을 것으로 기대합니다.

RNA의 꼬리 변형은 어떤 역할을 하는가?

RNA들은 다양한 변형 과정을 거치는 것으로 알려져 있지만 이에 대한 연구는 최근에야 본격적으로 시작되었습니다. 본 연구단은 mRNA (단백질을 생산하는 정보를 담고 있는 RNA)의 말단 꼬리 부위에 새로운 종류의 변형이 일어남을 밝혔습니다. 꼬리서열분석법을 최초로 개발하였고 (Molecular Cell, 2014), 이 방법을 이용하여 분석한 결과 대부분의 mRNA 말단에 유리딘이 첨부되며 이러한 유리딘꼬리가 mRNA의 분해를 촉진함을 밝혔습니다 (Cell, 2014; Molecular Cell, 2014). 유리딘꼬리 뿐만 아니라 아데닌꼬리가 배아 발생과 세포주기에 중요한 역할을 한다는 사실도 발견했습니다 (Genes and Development, 2016; Molecular Cell, 2016). 또한 최근에는 구아닌, 유리딘, 사이토신이 모두 포함된 꼬리를 발견했고, 이러한 혼합꼬리는 mRNA의 안정성을 높인다는 사실을 알게 되었습니다 (Science, 2018). 이러한 연구를 통해 RNA 변형 분야를 선도하고 있으며 유전자 조절의 새로운 이해의 틀을 제공하고 있습니다. 향후에는 바이러스들이 이러한 꼬리변형효소를 어떻게 활용하는지를 밝힘으로써, 항바이러스 제재 개발에 이론적 기초를 제공하고자 합니다.

RNA 결합단백질의 기능은?

RNA는 항상 단백질과 결합한 상태로 작용하기 때문에, RNA의 조절과 기능을 이해하기 위해서는 RNA결합단백질에 대한 연구가 중요합니다. 본 연구단은 마이크로RNA, mRNA, 이중나선RNA 등에 결합하는 수많은 단백질의 기능을 밝힌 바 있습니다. 세포내의 이중나선RNA와 단백질간의 상호작용이 세포주기와 세포사멸을 조절한다는 흥미로운 발견을 했고 (Genes and Development, 2014; Molecular Cell, 2018), RNA와 단백질 간의 상호작용 네트워크를 전사체-단백질체 수준에서 이해하고자 하는 연구를 수행하였습니다 (Cell, 2012; Nature Structural & Molecular Biology, 2013). 단백질 합성에 대한 연구를 하던 중에 장기기억형성에 관여하는 유전자를 동정하기도 하였습니다 (Science, 2015). 향후에는 RNA-단백질 복합체가 어떻게 변형되고 제어되는지에 대한 연구를 암세포, 바이러스, 퇴행성질환을 대상으로 수행할 계획입니다. 이를 통해 감염성 질환, 암 치료와 줄기세포 공학의 새로운 가능성을 열 수 있을 것입니다.