퇴행성 질환 제어할 수 있는 실마리 찾았다

KAIST 연구팀, 미토콘드리아 이중나선 RNA 형성 조절 작동원리 알아내

[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 미토콘드리아로 퇴행성 질환을 제어할 수 있는 실마리를 제시했다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)은 생명화학공학과 김유식 교수 연구팀이 비정상적 면역 활성을 유발해 염증반응이 동반된 세포 사멸을 일으키는 미토콘드리아 이중나선 RNA의 새로운 조절 작동원리를 찾아냈다고 22일 발표했다.

최근 미토콘드리아 이중나선 RNA가 스트레스 환경에서 세포질로 빠져나가 비정상적 면역 활성과 세포 사멸을 일으킨다는 것이 드러났다. 이러한 미토콘드리아 이중나선 RNA로 촉발되는 면역 활성은 관절염과 헌팅턴 무도병을 비롯한 염증반응이 동반된 퇴행성 질환을 불러온다. 자가면역질환 중 하나인 쇼그렌 증후군의 발병과 진행에 핵심적 역할을 한다는 것도 보고됐다.

미토콘드리아 RNA 변형을 통한 경량 가닥 RNA의 선택적 조절 작동원리 모식도. [사진=KAIST]

아직 미토콘드리아 이중나선 RNA의 분자적 조절 기전에 대해서는 보고된 바 없다. 연구팀은 이에 미토콘드리아 내에 존재하며 RNA와 결합할 수 있는 단백질에 대해 유전자 가위를 이용해 각 단백질의 발현을 억제한 후 미토콘드리아 이중나선 RNA의 발현량을 조사했다.

이 과정에서 RNA의 구성 물질 중 하나인 시토신의 화학적 변형을 유발하는 엔썬4(NSUN4, NOP2/Sun RNA 메틸트랜스퍼라제 4)라는 단백질의 발현을 줄였을 때 미토콘드리아 이중나선 RNA의 발현이 유의미하게 증가하는 것을 확인했다.

연구팀은 단백질을 생산하지 않는 미토콘드리아 비암호화 RNA의 변형을 가속하는 것이 엔썬4 때문이라는 것을 제시했다.

연구팀은 추가 연구를 통해 미토콘드리아 RNA 단백질들의 발현 감소로 축적된 미토콘드리아 이중나선 RNA의 양이 증가했으며 세포질로 누출된 미토콘드리아 이중나선 RNA는 면역반응을 활성화시킨다는 것을 알아냈다.

연구팀은 새로운 세포 내 면역 유발인자로 최근 주목받기 시작한 미토콘드리아 이중나선 RNA의 변형에 의한 발현 조절 기전을 제시했다.

김유식 교수는 “이번 연구를 통해 비정상적 면역 활성 유발 인자로 최근 주목받고 있는 미토콘드리아 이중나선 RNA의 형성과 조절 기전을 파악했다”며 “이번 연구 결과를 바탕으로 면역 계통 질환을 비롯해 다양한 퇴행성 질환의 발병과 진행 과정을 효과적으로 제어할 수 있는 전략을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다.

KAIST 생명화학공학과 김수진 박사와 탄 스테파니(Tan Stephanie) 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구(논문명 : RNA 5-methylcytosine marks mitochondrial double-stranded RNAs for degradation and cytosolic release)는 국제 학술지 셀(Cell) 자매지인 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell)’ 7월 16일자 온라인에 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)

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