국내 연구진이 우리 몸 안의 특정한 RNA(유전 정보를 전달하고 단백질을 만드는 데 중요한 역할을 하는 분자)만 찾아 아세틸화(화학변형)를 가할 수 있는 기술을 개발했다. 

KAIST는 생명과학과 허원도 교수 연구팀이 유전자 조절 및 RNA 기반 기술 분야에서 각광받는 RNA 유전자 가위 시스템(CRISPR-Cas13)을 이용해 '표적 RNA 아세틸화 시스템'을 개발했다고 10일 밝혔다. 

연구팀에 따르면 RNA는 화학 변형이란 과정을 통해 그 특성과 기능이 변화할 수 있다. 

화학 변형은 RNA 염기 서열 자체의 변함없이 특정 화학 그룹이 추가됨으로써 RNA의 성질과 역할을 변화시키는 유전자 조절 과정이다.

그중 하나가 시티딘 아세틸화라는 화학 변형인데, 지금까지는 이 화학 변형이 세포 내에서 어떤 기능을 수행하는지 정확히 알려져 있지 않았다. 

특히 인간 세포의 mRNA(단백질을 만드는 RNA)에 이 변형이 실제로 있는지, 어떤 역할을 하는지 등에 대한 논란이 이어졌다. 

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 원하는 RNA만을 정밀하게 표적하는 유전자 가위인 Cas13에 RNA를 아세틸화시키는 NAT10의 고활성 변이체(eNAT10)를 결합한 시스템을 개발했다. 

즉 원하는 RNA만 정확하게 골라 아세틸화시키는 표적 RNA 변형 기술을 만든 것이다.

연구팀은 표적 RNA 아세틸화 시스템과 세포 내 특정 RNA를 찾아 안내하는 가이드 RNA에 의해 원하는 RNA에 아세틸화 화학 변형을 가할 수 있음을 증명했다. 

연구팀은 "아세틸화 화학 변형된 메신저 RNA(mRNA)에서 단백질 생산이 증가한다는 사실을 확인했다"고 말했다. 

RNA 아세틸화, 세포 내 RNA 위치 이동 조절 가능성 확인

또한 연구팀은 개발한 시스템을 이용해 RNA 아세틸화가 RNA를 세포핵에서 세포질로 이동시킨다는 사실을 최초로 밝혀냈다. 

이번 연구는 아세틸화 화학 변형이 세포 내 RNA 위치 이동도 조절할 수 있다는 가능성을 보여주는 결과라는 설명이다. 

연구팀은 개발한 기술이 유전자 치료에 널리 이용되는 운반체 바이러스인 AAV(아데노-관련 바이러스)를 통해 실험쥐 간에 전달했다. 그 결과, 동물 몸속에서 정확히 RNA 아세틸화 조절이 가능할 수 있음을 입증했다. 

연구팀은 "이는 RNA를 화학 변형하는 기술이 생체 내 적용에 확장될 수 있음을 보여주는 최초의 사례"로 "RNA 기반 유전자 치료 기술로의 응용 가능성을 여는 성과"라고 평가했다.

허원도 교수는 "이번에 개발한 RNA 화학 변형 기술은 향후 RNA 기반 치료제 및 생체 내 RNA 작동을 조절하는 도구로 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 전했다.

한편, 이번 연구는 KAIST 생명과학과 유지환 박사과정이 제1저자로 수행했으며, 국제학술지 '네이터 케미컬 바이오올로지' 6월 6일자에 게재됐다.