국내 연구진이 마이크로RNA에 의한 새로운 유전자 조절기전을 규명, 마이크로RNA 표적유전자 예측의 정확도를 높일 실마리를 찾아냈다.

남진우‧황정욱 교수(한양대) 연구팀은 초병렬 서열분석 등을 통해 메신저RNA의 품질관리단백질(UPF1)과 마이크로RNA가 협력하는 새로운 유전자 조절기전(UMD)을 규명해냈다.

유전정보가 담긴 DNA로부터 마이크로RNA(miRNA), 메신저RNA(mRNA ) 등이 생성되는데, 마이크로RNA는 생명현상을 구동하는 단백질을 만드는 주형이 되는 mRNA를 분해go 세포의 증식, 분화, 사멸을 조절한다. 약 2000여 종의 마이크로RNA는 각각 수 백 개에서 수 천 개의 mRNA를 표적한다. 때문에 일일이 실험적으로 표적 유전자를 검증하기는 많은 시간과 비용이 요구돼 여러 예측 알고리즘이 사용된다.

기존에 마이크로RNA와 짝이 맞는 상보적 서열정보를 토대로 mRNA 표적 유전자 예측에서 한발 나아가 또 다른 특징적 서열(CUG모티프) 정보를 더해 표적을 좁힐 수 있을 전망이다.

DNA로부터 제대로 정보를 전달받지 못한 mRNA 로부터 비정상적인 단백질이 생성되는 일을 막기 위해 해당 mRNA를 분해하는 품질관리단백질이 존재하는 것은 알려져 있었다. 연구에서는 마이크로 RNA가 가세할 때 품질관리단백질이 기존과 다른 특징적 부위(CUG 모티프)에 결합하는 것을 새로이 밝힌 것이다.

연구팀은 mRNA가 마이크로RNA 결합 부위를 가진 경우 품질관리단백질에 의해 분해가 더 잘되는 마이크로RNA에 의한 분해와 품질관리단백질에 의한 분해의 상관관계를 통해 결합하는 부위(CUG 모티프)가 마이크로RNA 결합부위에 진화적으로 많이 보존돼 있음을 알아냈다. 또한 마이크로RNA 양을 현저히 감소시키면 품질관리단백질에 의한 RNA 분해현상이 사라져 둘의 상호작용이 필수임을 알아냈다.

연구팀에 따르면 질환에 관련되는 단백질 자체나 다음 세대로 전달되는 유전자 자체를 조절하기 보다는 유전자로부터 단백질을 만들어 내는 과정의 중간산물로서 기능하고 사라지는 mRNA를 조절하는 방식이 약물설계에 유리한 점이 있을 것으로 기대된다.

남진우 교수는“UMD에 관여하는 마이크로RNA의 새로운 타겟 조절 기전의 규명으로 마이크로RNA 타겟유전자 예측의 정확도를 15~20% 이상 높일 수 있었다”며 “이를 통해 새로운 치료제와 분석 플랫폼을 개발하는데 큰 기여를 할 것” 이라고 설명했다.

과학기술정보통신부‧한국연구재단의 중견연구지원사업 및 바이오·의료기술개발사업 등의 지원으로 수행된 연구 성과는 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 9월 13일 게재됐다.

*논문명 : UPF1/SMG7-dependent microRNA-mediated gene regulation