메신저RNA 결합 단백질, 새로운 분석방법 찾았다

[아이뉴스24 정종오 기자] 전령RNA(messenger RNA 혹은 mRNA)는 생명 활동에 있어 핵심 물질이다. 전령RNA는 DNA에 보관된 유전 정보를 단백질로 전달해주는 매개체이다. 전령RNA는 염기서열로 암호화돼 있는 유전 정보를 포함하고 있다.

국내 연구팀이 이 같은 mRNA 결합단백질을 분석하는 새로운 방법을 찾았다. 우리 몸의 DNA에서 전사되거나 혹은 외부에서 전달되는 mRNA에서 단백질이 발현되는 과정을 이해하기 위해서는 이를 조절하는 RNA결합단백질들의 종류와 결합하는 방식 등을 이해해야 한다.

생명체 발생과정에서의 RNA결합단백질의 숨은 기본 원리를 연구하는데 실마리가 될 것으로 기대된다.

현재 활용되는 분석방법론은 자외선 교차결합에 기반을 두고 있다. 세포주 수준에서는 문제가 없는데 두껍거나 빛이 투과하기 어려운 다세포 조직체, 인간의 장기나 생물조직체 시료 등에서는 적용이 어렵다는 뚜렷한 한계점이 있다.

연구팀은 포름알데히드에 기반한 화학적 교차결합법을 이용해 생물체내 mRNA와 상호작용하는 단백질을 높은 정확도와 효율로 규명, 정량화 할 수 있는 새로운 방법론(FAX-RIC)을 개발했다.

이번 방법론을 적용하면 기존 자외선조사법으로는 프로파일링 할 수 없었던 발생 초기 생물체와 쥐의 간 등의 장기조직체에서 RNA결합단백질, 결합자리를 효과적으로 알아낼 수 있었다. 정량적 변화를 추적할 수 있다.

아프리카 발톱개구리(학명: X. laevis)는 초기 배아 발생 연구에 널리 사용되어온 실험생물체이다. 인간 태아의 발생과 뇌세포 내의 mRNA 번역 조절 등에 필수 역할을 하는 것으로 알려진 CPEB1 단백질의 중요성은 아프리카 발톱개구리의 난자를 이용해 처음으로 밝혀지고 보고됐다.

연구팀은 새롭게 개발된 방법론을 발톱개구리의 난자가 배아로 성장하는 시스템에 적용해 CPEB1 단백질을 비롯한 수백 개의 RNA결합단백질이 무엇인지 알아냈다. 이번 연구에서 관찰된 RNA와 단백질 간 상호작용이 역동적으로 변화할 수 있다는 현상은 앞으로 생명체 발생과정에서의 RNA결합단백질의 숨은 기작들을 연구하는데 실마리가 될 것으로 기대된다.

연구팀은 쥐의 간 조직체 내에서 아데닌꼬리를 가지는 mRNA, 아데닌꼬리가 없는 전체RNA와 결합하는 단백질들을 각각 프로파일링할 수 있음을 최초로 알아냈다. 이번 결과를 통해 연구팀은 이 방법론이 인간의 장기조직체 시료를 비롯한 모든 조직체 시료에 널리 사용될 수 있음을 확인했다.

아데닌 꼬리가 없는 세균이나 바이러스의 RNA 등에 결합하는 단백질들을 알아내는데도 이 방법론이 널리 사용될 수 있음을 시사했다.

김종서, 김빛내리 서울대 자연과학대학 교수 공동연구팀이 수행한 이번 연구 결과(논문명:FAX-RIC enables robust profiling of dynamic RNP complex formation in multicellular organisms in vivo)는 국제 학술지 ‘Nucleic Acids Research’에 실렸다.