KAIST, 세계 최초 유전자 가위로 원하는 RNA 변형 성공

KAIST 생명과학과 허원도 교수와 유지환 박사과정(왼쪽부터). KAIST 제공

한국과학기술원(KAIST)는 생명과학과 허원도 교수 연구팀이 RNA 유전자 가위 시스템을 이용해 몸 안의 특정한 RNA를 화학적으로 변형할 수 있는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

KAIST에 따르면 화학 변형이란 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 원하는 RNA만을 정밀하게 표적하는 유전자 가위인 Cas13에 RNA를 아세틸화시키는 NAT10의 고활성 변이체(eNAT10)를 결합한 '표적 RNA 아세틸화 시스템'을 개발했다. 즉, 원하는 RNA만 정확하게 골라서 아세틸화시키는 '표적 RNA 변형 기술'을 만든 것이다.
 

NAT10 단백질 엔지니어링을 통한 고활성 변이체 eNAT10 개발. KAIST 제공

연구팀은 표적 RNA 아세틸화 시스템과 세포 내 특정 RNA를 찾아 안내하는 가이드 RNA에 의해 원하는 RNA에 아세틸화 화학 변형을 가할 수 있음을 증명했다. 이를 통해 아세틸화 화학 변형된 메신저 RNA에서 단백질 생산이 증가한다는 사실을 확인했다.
 
또 RNA 아세틸화가 RNA를 세포핵에서 세포질로 이동시킨다는 사실도 최초로 밝혀냈다. 이번 연구는 아세틸화 화학 변형이 세포 내 RNA '위치 이동'도 조절할 수 있다는 가능성을 보여주는 결과이다.
 
허원도 교수는 "기존 RNA 화학 변형 연구는 특정성, 시간성, 공간성 조절이 어려웠지만, 이번 기술은 원하는 RNA에 선택적으로 아세틸화를 가할 수 있어 RNA 아세틸화의 기능을 정확하고 세밀하게 연구할 수 있는 길을 열였다"며 "이번에 개발한 RNA 화학 변형 기술은 향후 RNA 기반 치료제 및 생체 내 RNA 작동을 조절하는 도구로 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
 
KAIST 생명과학과 유지환 박사과정이 제1저자로 수행한 이 연구는 국제 학술지 '네이처 케미컬 바이올로지 '에 지난 6월 2일 자로 게재됐다.