김태수 교수팀 연구성과, 세계적 학술지 <Nucleic Acids Research> 게재
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- 등록일2021.08.17
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자연과학대학 생명과학전공 김태수 교수 연구팀이 유전자 내부에 숨겨진 비암호 RNA(noncoding RNA)의 새로운 발현조절 기전을 밝혔다. 생명과학전공 이보배 박사가 제1저자로 참여한 본 연구결과는 7월 28일(수) S급 국제학술지인 <Nucleic Acids Research> (IF=16.971, 상위 2.5%)에 게재됐다.
(왼쪽부터) 김태수 교수와 이보배 박사
인간세포의 전체 DNA 염기서열을 밝힌 ‘human genome project’가 진행되며 전 세계 과학자들은 인간세포가 가진 모든 유전자들의 동정(同定) 및 기능 규명을 통해 DNA 염기서열의 변화로 인한 난치병들의 원인을 찾아낼 수 있을 것이라 생각했다. 그러나 이후 연구를 통해 단백질을 암호화하는 유전자뿐만 아니라 단백질을 암호화하지 않는 DNA 염기서열(noncoding DNA)에서도 전사(transcription)가 일어나며, 이를 통해 기능이 밝혀지지 않은 굉장히 많은 수의 비암호 RNA들이 존재한다는 것이 증명됐다. 최근 많은 관심을 받고 있는 이러한 비암호 RNA들은 세포의 기능, 분화 및 운명 조절에 매우 중요한 역할을 하며, 또한 다양한 질병들과 밀접한 연관이 있는 것으로 알려졌다.
김태수 교수 연구팀은 2016년 지속적인 환경변화를 겪은 세포에서 특이적으로 발현되는 비암호 RNA들을 선별해 이들의 조절기전을 규명한 연구결과를 <Nature Communications>에 게재한 바 있다. 이후 연구팀은 환경변화에 따른 세포 내 유전자들의 발현패턴과 비암호 RNA 발현패턴과의 상호연관성에 주목해 후속 연구를 수행해왔다.
유전자 발현은 전사인자들이 결합하는 염기서열인 ‘프로모터’에 의해 결정된다. 본교 연구팀은 특정 유전자 원래의 핵심 프로모터 대신 다양한 활성을 갖는 프로모터로 치환시키는 방법으로 실험을 진행했다. 실험 결과, 그림과 같이 핵심 프로모터 활성이 증가하면 내부 잠복 프로모터의 발현이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 이를 기반으로 연구팀은 프로모터 강도와 전사 신장 인자 등이 유전자 내부에서 발현되는 비암호 RNA 조절에 중요한 역할을 한다는 것을 새롭게 밝혔다.
프로모터 활성에 따른 유전자 내부 비암호 RNA의 발현 조절 기전
김태수 교수는 “이번 연구를 통해 유전자 발현과 비암호 RNA의 발현이 매우 밀접하게 연관되어 있다는 것이 처음으로 밝혀졌으며, 세포내에서 중요한 기능을 담당하는 비암호 RNA 발현조절에 대한 새로운 연구방향을 제시할 수 있을 것”이라고 기대를 밝혔다. “또한 암세포 특이적 비암호 RNA들의 발현조절 연구를 통해 비암호 RNA에 의해 유발되는 암 발병기전을 이해하고 새로운 바이오마커 개발 및 치료타겟 제시가 가능할 것”이라고 기대를 밝혔다.
본 연구는 선도연구센터지원사업(세포항상성연구센터, 2012-2022), 원천기술개발사업(포스트게놈 다부처 유전체사업, 2017～2021), 바이오·의료기술개발사업(연구수요기반 유망기술개발사업, 2017～2021) 그리고 교육부와 한국연구재단이 추진하는 학문후속세대 양성사업 (2019 ~ 2021)의 지원을 받아 수행됐다.