DNA에서 RNA를 만드는 메커니즘 밝혀냈다

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 국제공동연구를 통해 유전자에 의해 다양한 단백질이 만들어지는 메커니즘을 초저온전자현미경으로 밝혀냈다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 연구장비운영부 전자현미경·분광분석팀 전성훈 박사팀이 유전자 발현의 첫 단계를 수행하는 '전사(Transcription)복합체'의 3차원 구조를 규명했다고 21일 밝혔다.

전성훈 박사는 "많은 질병들이 유전자 발현 이상으로 발생하는데, 전사 과정 초기에 대부분의 유전자 발현이 조절된다"며, "RNA 중합효소 및 전사 과정에 대한 분자 수준에서의 이해는 구조를 기반으로 한 질병 치료제 개발에 바탕이 될 것"이라고 말했다.



연구진은 전사복합체의 3차원 입체구조를 기반으로 하는 생화학 실험을 통해 TFEα의 특정 아미노산이 쐐기 역할을 해 DNA 이중 나선을 풀어 전사가 시작되도록 유도함을 알아냈다.

전사는 DNA로부터 RNA를 만들어내는 과정을 의미한다. 인간의 전사복합체는 구조가 매우 복잡해 분자 수준에서 다양한 전사 인자들이 RNA 중합효소에 어떻게 작용해 전사를 조절하는지는 잘 알려지지 않았다.

연구진은 단세포 미생물인 고세균(Archaea)의 전사과정을 분석했다. 고세균에는 인간세포 전사시스템과 진화적으로 보존돼 있음에 착안, 전사인자 TFEα의 작용 원리를 이해하기 위함이다.

연구진은 초저온 투과전자현미경 시스템을 활용해 전사복합체를 급속 동결시켜 3차원 입체구조를 분석했다.

그 결과, TFEα가 RNA 중합효소의 '집게(clamp) 도메인' 및 '줄기(stalk) 도메인'에 직접 결합해 효소의 구조를 열림 상태로 변화시켜, RNA 중합효소가 DNA와 결합하게 한다는 사실을 확인했다. 또한 결합 후 집게(clamp) 도메인과 줄기(stalk) 도메인이 다시 닫힘 상태로 변화함으로써 전사 과정이 안정적으로 진행되도록 한다는 것을 밝혔다.

이번 연구결과는 KBSI 전성훈 선임연구원, OIST 현재경 박사, 연세대 조현수 교수, 펜실베니아 주립대 카츠히코 S 무라카미 교수 연구팀이 참여해 세계적 과학저널 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자