세포의 증식과 분화는 물론, 면역 반응, 노화와 암에 이르는 생명 현상의 모든 과정에 영향을 미치는 유전물질인 '마이크로RNA'의 생성 단계가 더욱 명확하게 밝혀졌다.
4일 미래창조과학부에 따르면 김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA연구단장이 이끄는 연구진은 유전자 발현에 필요한 마이크로RNA 생성(miRNA)에 결정적인 역할을 하는 '드로셔(DROSHA)' 단백질의 3차원 구조를 세계 최초로 밝혀냈다.
miRNA는 세포의 발생, 분화, 사멸, 분열, 암 발생 등 세포 내에서 다른 유전자를 조절하는 핵심적인 역할을 한다. miRNA의 생성과 작동에 이상이 생기면 암과 같은 질병이 발생할 수 있다. 이를 만드는 물질의 구조를 밝힌 것은 유전자 변이 등으로 인한 질병 치료법 연구에 토대가 될 수 있다.
연구팀은 이번 연구에서 엑스선결정학 방법으로 드로셔 단백질의 3차원 구조를 규명했다. 그간 불명확했던 드로셔의 일부 작동 원리를 보다 세부적이고 깊게 이해할 수 있는 바탕을 마련한 데 의의가 있다.
지난 2003년 드로셔 단백질이 발견된 후, 12년 만에 김 단장 연구팀이 처음 그 3차원 구조를 밝혀냈다고 IBS는 설명했다. 앞서 지난 6월 김빛내리 단장은 우재성 IBS 연구위원과 단백질 복합체(드로셔-DGCR8 단백질 복합체)가 1개의 드로셔와 2개의 DGCR8 분자로 구성돼 있음을 규명했다.
이번 연구에서 miRNA 생성과정에서 재료물질(miRNA 1차 전구체)절단을 담당하는 마이크로프로세서의 드로셔 분자가 DGCR8 분자 두 개와 결합하는 위치를 명확히 밝혀냈다.
연구진은 드로셔 단백질 3차원 모델링을 통해 마이크로프로세서 중 드로셔의 돌출부가 miRNA 1차 전구체의 하단 분기점에 끼워져 분기점을 인식하고 정확한 위치를 절단하는 모델을 제시했다. 또 드로셔 단백질의 3차원 구조가 miRNA 2차 전구체의 절단에 관여하는 다이서 단백질과 구조적으로 유사함을 확인하고, 드로셔와 다이서가 같은 단백질로부터 진화했을 수 있다는 새로운 진화가설도 제시했다.
이번 연구결과는 miRNA를 이용한 신약 개발 등 응용 연구에 이론적 기반을 제공할 것으로 전망된다.
김 단장은 "이번 연구는 연속성 있는 연구가 가능한 환경에서 이뤄낸 쾌거"라며 "실제 세포 내에서 드로셔의 기능과 활성 메커니즘을 정확하게 반영하기 위해 밝혀낸 3차원 구조를 검증하는 등 후속 연구를 이어가야 한다"고 밝혔다.
한편 이번 연구 결과는 생명과학분야 권위지 셀(Cell) 지난해 12월 31일자 온라인에 실렸다.
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