韓 연구진, DNA→mRNA 유전정보 복사과정 전자현미경으로 관찰 - 조선비즈

입력 2020.12.21 13:28

전성훈 한국기초과학지원연구원 박사팀 연구성과
생명유지 필수 단백질 합성의 첫 단계 ‘전사’ 과정 규명
코로나 백신 성분으로도 쓰이는 mRNA 만들어지는 과정
"전사 오류로 생기는 유전병… 치료제 개발에 기여할 것"

연구팀이 관찰한 전사 복합체의 정밀 구조./KBSI 제공

국내 연구진이 DNA 속 유전정보가 메신저RNA(mRNA)로 복사되는 첫 단계를 초저온전자현미경으로 정밀 관찰했다. 유전질환의 주요 원인이 유전정보 복사과정의 오류인 만큼 본 연구가 치료제 개발에 기여할 전망이다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 전성훈 연구장비운영부 박사 연구팀이 연세대, 펜실베이니아대 등과 함께 ‘전사 복합제’의 3차원 구조와 이것이 ‘전사’ 과정을 유도하는 원리를 규명했다고 21일 밝혔다. 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난달 30일 게재됐다.

생명 유지를 위해서는 몸속에서 각각의 기능을 수행하는 단백질이 만들어져야 한다. 각각의 단백질은 DNA에 저장된 유전정보를 설계도 삼아 만들어진다. 전사 복합체가 DNA와 결합해 그속의 유전정보를 베껴쓰는 전사 과정을 통해 유전정보를 복사하면, 복사된 유전정보를 담은 메신저RNA(mRNA)가 만들어진다. mRNA는 이 유전정보를 설계도 삼아 새로운 단백질을 만든다. 최근 글로벌 제약사 화이자와 모더나가 개발 중인 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) mRNA 백신도 몸속에서 바이러스 항원 단백질을 만들어 면역 항체 형성을 유도할 수 있는 특정 mRNA가 주성분을 이룬다.

그간 관측장비를 이용해 전사 과정이 일부 관찰돼왔지만 정밀도에 한계가 있었다. 연구팀은 인간의 먼 생물학적 조상인 고세균도 인간과 비슷한 전사 과정을 가진다는 사실에 착안, 고세균의 전사 과정을 대신 관찰했다. 고세균이 인간보다 유전자가 단순한 만큼 정밀도가 낮아도 전사 과정을 더 쉽게 들여다볼 수 있기 때문이다.

연구팀은 초저온전자현미경을 통해 전사 복합체 속에서 ‘집게’ 등의 역할을 하는 구조를 찾고, 이것으로 이중나선 모양으로 꼬여있는 DNA를 풀어 전사를 시작한다는 사실을 밝혀냈다.

전 박사는 "많은 유전 질환들이 대부분 전사 과정 초기에 오류가 생겨 발병한다"며 "전자 복합체와 전사 과정을 분자 수준에서 이해함으로써 유전 질환 치료제 개발에 기여할 것"이라고 말했다.

전사 복합체가 DNA와 결합해 이중나선을 푸는 전사 초기 과정./KBSI 제공

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2020-12-21 04:28:05Z
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