기초과학연구원(IBS)이 RNA와 결합하는 ‘RNA 결합단백질’ 결합 부위를 정확하게 알 수 있는 탐색 기술을 개발했다.
IBS는 9일 RNA 연구단 김빛내리 단장과 김종서 연구위원이 사람 세포속 RNA 결합자리를 광범위하고 정확하게 찾아낼 수 있는 기법을 개발했다고 밝혔다.
RNA 결합단백질은 유전자 발현을 조절하는 핵심 인자로 질병과 세포 기능에 관련된 단백질 조절 기작을 밝히는 데 기여할 것으로 기대된다.
RNA는 DNA로부터 각 단백질에 해당하는 정보가 전사된 유전체로 이 정보를 번역해 단백질을 생산하는데, 전사되고 나서도 번역 효율, 안정성, 세포 내 위치 등 단백질 생산과정이 조절될 수 있다.
대부분의 단백질은 전사 후 조절을 거치면서 기능을 가지는데, 핵심 인자인 RNA 결합단백질과 RNA 사이 결합 원리와 상호작용은 거의 밝혀지지 않았다.
이는 복잡한 단백질 구조에서 어느 조각이 결합자리인지조차 정확히 알 수 없었기 때문으로 결합자리를 보기 위해서는 작은 단백질 조각의 질량을 측정해, 해당 조각을 구성하는 아미노산 및 단백질 내 위치를 추론하는 질량분석 방법을 쓴다.
RNA 결합단백질-RNA 결합체를 효소로 잘게 쪼개면 단백질 조각인 펩타이드에 RNA 조각이 붙은 형태가 된다. 이 질량 구성을 측정하고 RNA가 붙지 않은 펩타이드와 비교하면, RNA가 붙은 아미노산 자리는 그 질량만큼 차이가 나게 된다.
연구진은 기존에 쓰이던 효소 대신 불산을 이용해 문제를 해결했다.
불산은 RNA를 동일한 분자 한 개로 완전히 분해해, 한 번에 2000개 RNA 결합자리를 찾아낼 수 있었다. 불산 처리 후 RNA 조각의 질량을 쟀더니 동일한 유리딘 분자만 남음을 확인했다.
결과적으로 세포 전체 RNA에 결합한 600 개의 RNA 결합단백질 내에서 약 2000 종류 RNA 결합자리를 아미노산 수준의 고해상도로 찾아낼 수 있었다.
이렇게 찾은 RNA 결합자리를 바탕으로 연구진은 새로운 가설들을 제시했다.
먼저 질병 및 세포 기능에 중요한 단백질에서 RNA 결합자리를 다수 발견했다. 일례로 근위축성 측삭 경화증의 원인 단백질인 TDP-43, DNA 복구에 필수적인 PRKDC에 존재하는 RNA 결합자리를 찾았다.
이는 기존에 알려지지 않았던 RNA와의 결합이 각각 단백질의 기능을 조절할 수 있음을 시사하며 RNA 결합자리가 단백질의 공유결합 변형 자리와 비슷함도 보였다.
IBS 관계자는 “이번에 규명한 RNA 결합자리를 토대로 세포 내 RNA-RNA 결합단백질 상호작용을 세밀하게 연구할 수 있을 것”이라며 “이번 기술을 변형해 RNA 뿐만 아니라 DNA와 결합하는 단백질로도 확장할 수 있으리라 기대된다”고 밝혔다.
하나편 이번 연구성과는 Nature Structural & Molecular Biology(IF 12.109) 온라인판에 게재됐다.
