- RNA 안정화 조절 요소 23개 발굴
- 세포 내 수명증가, 단백질 생산량↑
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| 깁빛내리 IBS RNA연구단장.[헤럴드DB] |
[헤럴드경제=구본혁 기자] 바이러스가 수백만년에 걸친 진화 과정에서 터득한 ‘RNA 생존 전략’에서 차세대 mRNA 백신·치료제의 수명을 최대 3배 이상 높일 수 있는 새로운 해법을 찾았다.
과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단 김빛내리 단장(서울대 석좌교수) 연구팀이 척추동물을 감염시키는 바이러스 337종의 유전체를 대규모로 분석, RNA 안정성과 단백질 생산을 높이는 조절 요소들을 발굴하고 작동 원리를 규명했다고 밝혔다.
이번 연구성과는 국제학술지 ‘셀(Cell)’에 14일(한국시간) 게재됐다.
바이러스는 매우 작은 유전체만으로 숙주 세포 안에서 자신의 유전정보를 효율적으로 작동시켜야 한다. 이를 위해 숙주가 가진 RNA 조절 시스템을 정교하게 이용하는 방향으로 진화해왔다.
특히 mRNA 말단의 ‘poly(A) 꼬리’가 짧아지면 RNA가 쉽게 분해되는데, 바이러스는 이를 막기 위한 다양한 RNA 보호 전략을 진화시켜 왔다.
연구진은 297개 바이러스 속, 337종의 유전체를 약 20만개의 RNA 조각으로 나눠 합성하고 대량 병렬 분석했다. 그 결과 기존에 알려진 RNA 조절 효소 TENT4를 활용해 RNA 안정성과 단백질 생산을 높이는 조절 요소 23개를 찾아냈다. 이들은 19개 바이러스 속에 분포했으며 서열과 구조에 따라 최소 6가지 유형으로 구분됐다.
특히 연구진은 TENT4를 이용하지 않는 새로운 조절 요소 가운데 ‘Pt1’에 주목했다. Pt1은 뱀장어 피코르나바이러스(Potamipivirus)의 3′ UTR에서 발견된 요소로, 기존 방식과 달리 poly(A) 꼬리를 합성하는 효소 PAP를 직접 끌어들인다.
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| 생쥐를 이용한 테일론 치료용 mRNA의 효과 검증.[IBS 제공] |
Pt1은 PAP를 이용해 짧아지는 poly(A) 꼬리를 지속적으로 보충함으로써 mRNA 분해를 늦추는 것으로 나타났다. 연구진은 이처럼 숙주의 RNA 꼬리 조절 효소를 활용하는 바이러스 RNA 조절 요소를 ‘테일론(tailon)’으로 명명했다.
실제 선형 mRNA에 Pt1을 적용한 결과 poly(A) 꼬리는 60개에서 최대 194개까지 늘어났다. 이에 따라 세포 내 mRNA 반감기도 7.6시간에서 23.1시간으로 약 3배 증가했다. 연구진은 선형 mRNA의 안정성이 원형 RNA에 버금가는 수준으로 높아졌다고 설명했다.
이번 연구는 상대적으로 제조가 쉬운 선형 mRNA의 형태를 유지하면서 RNA 수명을 늘릴 수 있는 새로운 방법을 제시했다는 점에서 의미가 있다. mRNA 백신과 치료제의 약효 지속성을 높이는 기술로 활용될 가능성이 기대된다.
김빛내리 단장은 “바이러스가 숙주 세포의 RNA 조절 시스템을 이용하는 정교한 전략을 대규모로 밝혀낸 성과”라며 “발굴한 조절 요소들이 기존 mRNA 치료 기술의 한계를 극복하고 약효 지속성을 대폭 높이는 분자 도구가 될 것”이라고 말했다.
