유전자 발현 통제하는 원리 찾았다
유전자 발현 통제하는 원리 찾았다
  • 강지희
  • 승인 2019.11.26 17:05
  • 조회수 465
  • 댓글 0
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DNA 구조. 출처: Pixabay
생명현상의 근원을 밝혀냈다? 출처: Pixabay

DGIST 뉴바이올로지전공 곽준명 교수와 IBS 식물노화수명연구단 김윤주 박사 연구팀이 유전자 발현과 세포 내 제어 RNA 항상성을 조절하는 핵심물질의 원리를 규명했습니다. 이번 연구는 생명현상의 근원을 밝혀낸 성과라고 하는데요. 향후 농작물 생산성 증가와 인체 질환의 치료 등에 기여할 전망입니다. 해당 연구 논문은 <Nature Plant>에 게재됐습니다.

 

세포 내 항상성을 유지하려면?

 

생명체를 이루고 있는 세포는 복잡한 여러 작용들을 통해 스스로 조절하며 유지하는 능력을 갖습니다. 이러한 작용 중 '유전자 전사 침묵(Post-Transcriptional Gene Silencing, PTGS)'과  'RNA 품질관리(RNA quality control, RQC)' 작용이 있는데요. 

  • 유전자 전사 침묵?

외부 유전자의 세포 내 침입을 억제해 유전자 형성을 조절하는 작용을 말합니다.

  • RNA 품질관리?

세포 내 잘못 생성된 RNA가 세포에 손상을 주지 않도록 이를 제거해 항상성을 유지하는 작용을 말합니다.

RNA 품질관리와 유전자 전사침묵은 독립적 또는 상호작용을 통해 세포 내 RNA의 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 합니다. RNA의 항상성이 유지됨으로써 생명은 영속성을 가질 수 있죠. RNA 품질관리와 유전자 전사침묵은 특히 최근에서야 생물학적 기능의 중요성이 인식됐습니다. 하지만 어떻게 조정되는지는 거의 알려지지 않은 실정이었죠.

 

두 상호작용의 비법은? 'RPT2a'

세포 특이적 유전자를 이용한 애기장대 형질전환체들의 형광현미경 사진
세포 특이적 유전자를 이용한 애기장대 형질전환체들의 형광현미경 사진. 출처: DGIST

연구팀은 두 작용의 원리를 알아내기 위한 연구를 진행했는데요. 세포 내 단백질 분해 복합체인 26S 프로테아좀(26S Proteasome)이 제어 RNA의 항상성을 조절해 유전자 발현을 통제한다는 사실을 밝혀냈습니다. 연구팀은 이를 시각화하기 위해 '미끼(Prey)'와 '사냥꾼(Orion)'으로 명명한 세포 특이적 분자유전학적 시스템을 자체 고안했습니다.

단백질 분해 복합체인 프로테아좀의 구성단백질 RPT2a의 RNA 분해효소 조절 현미경 사진. 출처: DGIST

이후 연구팀은 고안한 시스템을 애기장대식물에 도입했는데요. 연구 결과 프로테아좀의 구성 단백질인 'RPT2a'가 제어 RNA 항상성을 조절하는 분해 효소들과 결합했습니다. 즉, 연구팀은 RPT2a가 단백질들의 양을 맞춰 유전자 형성을 조절하는 '유전자 전사 침묵' 작용에 기여함을 규명했습니다.

IBS식물노화수명연구단 김윤주 박사, DGIST 곽준명교수와 연구진들. 출처: DGIST
IBS식물노화수명연구단 김윤주 박사, DGIST 곽준명교수와 연구진들. 출처: DGIST

DGIST 곽준명 교수는 "이번 연구는 세포가 어떻게 단백질 분해 메카니즘을 이용해 제어 RNA생성을 조절하고 외부 RNA를 통제하는지에 대한 생명현상을 최초로 규명한 것"이라며 "본 연구결과를 통해 농작물 생산증가 및 인체 질환의 치료에 새로운 접근 방법을 제공할 것으로 기대된다"고 밝혔습니다.

 

##참고자료##
 


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