국내 연구진이 생명 현상의 기본인 마이크로RNA(miRNA)를 만드는 데 관여하는 단백질 '다이서(DICER)'의 핵심 작동 원리와 3차원 구조를 처음으로 밝혀냈다. 암과 같은 질병의 원인을 파악하고 RNA 기반 치료제 개발에도 속도가 날 것으로 기대된다.

RNA 치료제는 다른 유전자 치료제와 달리 모든 유전자를 대상으로 적용할 수 있고 서열만 알면 빠르게 제작할 수 있는 데다 안전성도 높은 것으로 알려져 각종 난치병을 정복할 희망으로 지목된다. ▶ 관련기사 14면

김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단장(서울대 생명과학부 석좌교수) 연구팀은 다이서의 원리와 구조를 밝힌 두 연구 결과를 23일 국제학술지 '네이처'에 동시에 발표했다.

다이서는 도끼 모양으로 생긴 크기 10나노미터(nm)의 단백질로 RNA 절단 효소 중 하나다. RNA는 DNA와 함께 핵산을 구성하는 물질로 체세포 내에 포함된 다양한 단백질 형성의 촉매 역할을 한다.

miRNA는 인간 몸에 수백 종 존재한다. 기다란 핵산인 miRNA 전구체라는 재료를 절단효소인 '드로셔(DROSHA)'와 다이서로 순차적으로 잘라내 만들어진다.

이중 다이서는 드로셔가 절단한 miRNA 전구체의 끝부분을 인식하고 자로 특정 거리를 재듯 정확히 잘라내는 역할을 하는 것으로 알려져 왔으나, 자세한 원리는 베일에 싸여 있었다. 전구체는 화학 반응에 참여하는 물질을 칭한다.

이번에 연구팀은 '대규모 병렬 분석법'이라는 새 기법을 도입해 다이서의 절단 원리를 밝혀냈다.

이 기법은 RNA를 이루는 네 가지 염기가 무작위로 구성된 miRNA 전구체를 100만종 이상 합성하고, 이 전구체들을 다이서로 한꺼번에 자르도록 한 뒤 어떤 염기서열이 있을 때 다이서가 전구체를 절단하는지 확인하는 방법이다.

이를 통해 연구팀은 다이서가 절단 위치를 결정하는 데 필요한 염기서열이 있음을 확인하고 이를 'GYM 서열'이라 이름 붙였다. 다이서가 전구체 끝부분을 인지하는 것뿐 아니라 내부 서열도 인지해 스스로 절단 위치를 결정하는 것을 확인한 것이다.

연구팀은 노성훈 서울대 생명과학부 교수팀과 공동으로 GYM 서열을 활용해 인간 다이서가 miRNA 전구체를 자르는 순간의 3차원 구조를 초저온전자현미경(cryo-EM)으로 포착하는 데도 성공했다.

김 단장은 "이번 결과는 장기간 연속성 있게 연구할 수 있는 환경이 주어진 덕분에 가능했던 것"이라며 "miRNA 생성과정에 대한 이해를 한층 확장하고 국제적인 경쟁력을 이어갈 수 있게 됐다"고 말했다.