비정상적인 mRNA 제거 기전 규명 ‘주목’

고대 김윤기 교수팀, ‘Molecular Cell’지에 게재

유전자 발현 있어 중요한 mRNA가 잘못됐을 때 이를 인식하고 세포내에서 제거하는 NMD 기전의 분자생물학적 작용 원리가 규명돼 관심을 모은다.

고려대학교 김윤기(36세, 생명과학대학 분자유전체학실험실)교수팀은 세포에서 생성되는 비정상적인 mRNA가 특이적으로 제거되는 작용기전(Nonsense-mediated mRNA decay; NMD)을 분자세포 수준에서 규명하는데 성공했다고 밝혔다.

김교수팀은 잘못된 mRNA가 제거되는 기전에 대해 “Upf1이라는 단백질의 도움으로 mRNA가 잘못된 것으로 인지가 되면 Upf1은 PNRC2라는 단백질과 결합해 세포내 mRNA 제거 장소로 생각되는 P-bodies로 잘못된 mRNA를 이동시키게 된다”고 설명했다.

이어 “P-bodies로 이동된 비정상적인 mRNA는 PNRC2의 도움으로 mRNA를 제거하는 단백질인 Dcp complex를 끌어와서 mRNA를 최종적으로 제거하게 된다”고 덧붙였다.

이번 연구결과는 세포내에서 생성될 수 있는 잘못된 mRNA들이 제거될 수 있는 방법을 규명함으로써, 전사과정 이후 단계에서 일어나는 유전자 발현조절 연구에 큰 공헌을 할 것으로 기대되고 있다.

특히, 지금까지 알려진 모든 유전병들의 30%가 NMD와 결부돼 있다는 점과, 최근 많은 종류의 암이 NMD 기전과 연관돼 있다는 보고들은 이번 연구에서 발굴한 PNRC2가 NMD 관련 질환 치료제 개발을 위한 좋은 표적 인자일 가능성이 높음을 시사하고 있다.

한편, 연구결과는 보건복지가족부 ‘암정복추진연구개발사업’등 의 지원을 받아 수행됐으며, 분자생물학 분야의 대표적인 학술지인 ‘Molecular Cell’지 1월16일자에 게재됐다.

△NMD란
=많은 종류의 유전자 발현조절 기전 중, 특히 mRNA의 양질조절 (quality control)에 관여하는 대표적인 기전으로 Nonsense-mediated mRNA Decay (NMD)가 잘 알려져 있다.

NMD 기전은 mRNA 상에서 비정상인 단백질 종결코돈 (Premature termination codon; PTC)이 생성됐을 경우, 이 mRNA를 인식해 최종적으로 세포내에서 제거하는 기전이다. 만약 PTC를 가지는 mRNA가 NMD 기전에 의해 인식이 되지 않을 경우, mRNA는 정상길이의 단백질보다 짧은 단백질을 발현하게 되고, 이렇게 생성된 짧은 단백질이 dominant-negative effect를 지닐 수 있는 단백질이라면 정상 단백질의 기능을 억제함으로써 세포의 기능을 저해할 수 있다.

즉, NMD 기전은 세포에게 해를 줄 수 있는 비정상적인 짧은 단백질의 발현을 mRNA 상에서 미리 인식하고 이를 제거하는 일종의 품질검증 기전이라고 볼 수 있다.

현재까지 보고된 모든 유전병의 약 30%는 PTC에 기인하는 것으로 알려져 있다. mRNA 상에 생성된 PTC의 대부분은 NMD 기전과 밀접한 관련이 있을 것으로 생각할 수 있다. 뿐만 아니라, 최근에는 NMD 기전과 발암과정과의 연관성에 관한 보고가 축적되고 있다.

NMD의 작용 기전 연구는 많은 종류의 유전병 및 암의 치료제 개발을 위해 전세계적으로 많은 실험실에서 연구를 진행중이다.