[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 뇌 신경세포 안에서 생성된 RNA가 필요한 목적지까지 정확히 운반되는 분자 기전을 밝혀냈다.
한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 윤기준 교수 연구팀이 RNA에 붙는 화학적 변형인 엠식스에이(m6A)가 특정 RNA를 신경세포의 축삭(axon) 끝까지 이동시키는 데 관여하는 핵심 원리를 규명했다고 14일 밝혔다.
신경세포는 세포체로부터 길게 뻗어 나온 신경돌기를 통해 다른 세포와 신호를 주고받는데, 세포체에서 합성된 RNA가 수 센티미터 이상 떨어진 축삭 끝까지 정확히 전달돼야 발달과 유지가 가능해진다.
연구진은 m6A 메틸화 효소가 결핍된 생쥐 모델 분석을 통해 m6A 표지가 저해될 경우 신경돌기 성장에 직접적인 장애가 발생하는 현상을 관찰하며 m6A가 초기 신경세포 발달의 핵심 요소임을 증명했다.
연구팀은 'm6A-SAC-seq' 기법을 도입해 생쥐 대뇌 속 RNA의 m6A 위치를 단일 염기 단위로 식별할 수 있는 고해상도 m6A 지도를 제작했으 축삭 성장에 관여하는 RNA에 m6A 표지가 다량 존재하는 사실을 확인했다.
이 과정에서 그동안 주로 RNA의 분해를 담당하는 것으로 알려졌던 'YTHDF2' 단백질이 m6A 표지를 인식한 뒤, RNA 결합 단백질인 'FMRP' 및 운동 단백질인 'KIF5C'와 상호작용해 RNA를 축삭 끝까지 능동적으로 수송하는 핵심 운반체로 기능한다는 새로운 사실도 밝혀냈다.
이 동작 원리는 택배 시스템에 비유할 수 있다. m6A가 RNA에 붙은 '배송 표지'라면 YTHDF2는 표지를 확인하는 '운반 담당자'다. FMRP와 KIF5C는 신경세포라는 이동 통로를 따라 목적지까지 이동시키는 '운반 차량' 역할을 수행한다.
이번 연구는 RNA 자체의 생성이나 분해 이상에 집중되던 기존 관점을 넘어, 정상 생성된 RNA의 위치 이동 및 공간적 조절 이상이 자폐증, 알츠하이머병 등 신경발달 및 퇴행성 뇌질환에 미치는 영향을 규명할 수 있는 새로운 시각을 제공한다.
향후 'YTHDF2-FMRP-KIF5C 복합체'를 선택적으로 조절함으로써 필요한 위치로 RNA 수송을 유도하는 신개념 치료 기술 개발도 기대할 수 있게 됐다.
윤기준 교수는 "이번 연구는 m6A 화학적 표지가 RNA 수명 조절을 넘어 신경세포 안에서 제 위치로 이동하는 데에도 핵심적임을 밝힌 성과"라며 "향후 뇌질환에서 RNA 배송 오류의 원인을 이해하고 새로운 치료 가능성을 탐구하는 기초가 돼 줄 것"이라고 설명했다.
한편 연구팀은 현재 인간 역분화줄기세포(iPSC) 및 뇌 오가노이드를 활용해 인간 뇌 질환 모델에서의 m6A 지도 구축과 정밀 수송 조절 기술을 검증하는 후속 연구를 이어가고 있다.
