우리 몸의 DNA에서 전사되거나 혹은 mRNA 백신 등 외부에서 전달되는mRNA에서 단백질이 발현되는 과정을 이해하려면 무엇이 필요할까요. 이를 조절하는 RNA결합단백질들의 종류와 결합하는 방식 등을 이해하는 것이 필수적입니다. 현재 활용되는 분석방법론은 자외선 교차결합에 기반을 두고 있기 때문에 세포주 수준에서는 문제가 없지만, 두껍거나 빛이 투과하기 어려운 다세포 조직체, 즉 인간의 장기나 생물조직체 시료 등에서는 적용이 어렵다는 뚜렷한 한계점이 존재했습니다.
mRNA 결합단백질 분석방법 찾았다
본 연구진은 포름알데히드에 기반한 화학적 교차결합법을 이용해 생물체내 mRNA와 상호작용하는 단백질을 높은 정확도와 효율로 동정 및 정량할 수 있는 새로운 방법론 (FAX-RIC)을 개발했습니다. 본 방법론을 적용했을 때에 기존 자외선조사법으로는 프로파일링 할 수 없었던 발생초기 생물체와 쥐의 간 등의 장기조직체에서 RNA결합단백질 및 결합자리를 효과적으로 동정할 수 있을 뿐 아니라 정량적 변화를 추적할 수 있다는 것을 세계 최초로 확인하고 보고했습니다.
연구진은 인간의 장기나 생물체의 조직과 같이 비교적 큰 크기의 시료를 일정 크기로 분해해 준비한 뒤, 포름알데히드에 담금으로서 RNA 결합단백질과 mRNA를 포함한 전체 RNA 사이의 교차 결합을 유도했습니다. 그리고 RNA 결합단백질에 단백분해효소 처리를 통해 RNA 결합 부위만 남기게 합니다. 이러한 시료들 중에 mRNA 혹은 전체 RNA 등 목표로 하는 RNA 를 특이적으로 모은 뒤, 질량분석을 통해 RNA결합단백질 동정, 결합 부위 등이 확인가능했습니다.
개구리에도 적용됐다
아프리카 발톱개구리(학명: X. laevis) 는 초기 배아 발생 연구에 널리 사용되어온 실험생물체로, 특히 인간 태아의 발생 및 뇌세포 내의 전령 RNA 번역 조절 등에 필수적인 역할을 하는 것으로 알려진 CPEB1 단백질의 중요성은 아프리카 발톱개구리의 난자를 이용하여 처음으로 밝혀지고 보고가 됐습니다. 연구진은 새롭게 개발된 방법론을 발톱개구리의 난자가 배아로 성장하는 시스템에 적용해 CPEB1 단백질을 비롯한 수백 개의 RNA결합단백질들을 동정했습니다. 이 연구에서 관찰된 RNA와 단백질간 상호작용이 역동적으로 변화할 수 있다는 현상은 앞으로 생명체 발생과정에서의 RNA결합단백질의 숨은 기작들을 연구하는데 단초 역할을 할 것으로 기대됩니다.
나아가 연구진은 쥐의 간 조직체 내에서 아데닌꼬리를 가지는 mRNA, 그리고 아데닌꼬리가 없는 전체RNA와 결합하는 단백질들을 각각 프로파일링할 수 있음을 최초로 보고했습니다. 그 결과를 통하여 연구진은 이 방법론이 인간의 장기조직체 시료를 비롯한 모든 조직체 시료에 널리 사용될 수 있음을 확인했습니다. 뿐만 아니라 아데닌 꼬리가 없는 세균이나 바이러스의 RNA 등에 결합하는 단백질들을 동정하는 데에도 이 방법론이 널리 사용될 수 있음을 시사했습니다.
##참고자료##
- Na, Yongwoo, et al. "FAX-RIC enables robust profiling of dynamic RNP complex formation in multicellular organisms in vivo." Nucleic Acids Research (2020).
