DGIST, 생명현상의 근원인 유전자 발현 원리 규명해

왼쪽부터 DGIST 김윤주(IBS식물노화수명연구단) 박사, 곽준명 교수와 연구진. DGIST 제공

대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양) 뉴바이올로지전공 곽준명 교수와 김윤주 박사(IBS 식물노화수명연구단)가 주축이 된 연구팀이 유전자 발현과 세포 내 제어 RNA 항상성을 조절하는 핵심물질의 원리를 규명했다. 이번 연구는 생명현상의 근원을 밝혀낸 성과로 향후 농작물 생산성 증가와 인체 질환의 치료 등에 기여할 것으로 기대된다.

생명체를 이루고 있는 세포는 복잡한 여러 작용들을 통해 스스로 조절하며 유지하는 능력을 가지고 있다. 이러한 작용 중 외부 유전자의 세포 내 침입을 억제해 유전자 형성을 조절하는 '유전자 전사 침묵(Post-Transcriptional Gene Silencing, PTGS)'이 있다.

이 두 가지 상호작용을 통해 세포내 RNA는 항상성을 유지하면서 생명의 영속성을 가지게 되나, 상호작용에 대한 자세한 메커니즘에 대해 알려진 바는 거의 없는 실정이다.

연구팀은 두 작용의 원리를 알아내기 위해 연구를 진행했고, 세포 내 단백질분해 복합체인 26S 프로테아좀(Proteasome)이 제어 RNA의 항상성을 조절해 유전자 발현을 통제한다는 것을 밝혀냈다.

연구팀은 이를 시각화하기 위해 '미끼(Prey)'와 '사냥꾼(Orion)'으로 명명한 세포 특이적 분자유전학적 시스템을 자체 고안했고, 이를 애기장대식물에 도입했다. 그 결과 프로테아좀의 구성 단백질인 'RPT2a'가 제어 RNA 항상성을 조절하는 분해 효소들과 결합하고 이 단백질들의 양을 조절해 유전자 형성을 조절하는 '유전자 전사 침묵' 작용에 기여함을 규명했다.

곽준명 교수는 "이번 연구는 세포가 어떻게 단백질 분해 메카니즘을 이용해 제어 RNA생성을 조절하고 외부 RNA를 통제하는지에 대한 생명현상을 최초로 규명한 것"이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 세계적인 국제학술지인 네이처 플랜트(Nature Plants, IF=13. 297)에 18일자 온라인 게재됐다.