코로나 백신 만드는 mRNA 원리 설명할 새 분석방법 개발

김빛내리 서울대 생명과학부 교수(기초과학연구원 RNA연구단장)와 김종서 교수 공동연구팀은 포름알데히드를 이용해 조직이나 장기에서도 mRNA와 결합하는 단백질을 분석하고 정량화하는 새로운 방법을 개발했다. 서울대 제공

미국 재약사 화이자나 모더나의 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 백신은 전령RNA(mRNA)를 인체에 주입해 항원단백질을 만들어  바이러스와 맞설 항체를 생산한다. 이런 과정을 이해하려면 몸속에서 mRNA와 결합하는 단백질을 판별하고 정량화할 수 있어야 한다. 국내 연구팀이 여기에 활용할 새 방법을 개발했다.

김빛내리 서울대 생명과학부 교수(기초과학연구원 RNA연구단장)와 김종서 교수 공동연구팀은 포름알데히드를 이용해 조직이나 장기에서도 mRNA와 결합하는 단백질을 분석하고 정량화하는 새로운 방법을 찾았다고 11일 밝혔다.

mRNA는 인간의 몸속 DNA에서 전사되거나 코로나19 mRNA 백신처럼 외부에서 전달될 수 있다. mRNA는 RNA가 단백질을 만들도록 하는 설계도 역할을 한다. 이 과정에서 몸 속 RNA 결합단백질이 RNA와 상호작용을 하며 단백질을 만든다. 이 과정을 분석하기 위해 자외선을 이용하는 방법이 쓰여 왔지만 두껍거나 빛이 투과하기 어려운 장기나 조직에서는 적용이 어려웠다.

연구팀은 단백질 내 두 개 이상의 분자가 화학적으로 결합하는 교차반응을 유도하는 포름알데히드를 이용해 RNA 결합단백질 구성요소를 찾는 새로운 방법을 개발했다. 장기나 조직같은 시료를 잘라 준비한 후 포름알데히드에 담그면 RNA결합단백질과 mRNA간 교차결합이 일어난다. RNA결합단백질을 단백분해효소로 분해해 RNA결합 부위만 남기고 분석하면 RNA결합단백질의 종류와 결합부위를 확인할 수 있다.

연구팀은 배아 발생 연구에 주로 쓰이는 아프리카 발톱개구리의 난자를 대상으로 새로운 방법을 검증했다. 그 결과 RNA 번역 조절에 필수 역할을 하는 CPEB1 단백질 등 수백 개의 단백질을 분류하는 데 성공했다. 쥐의 간 조직체에서는 mRNA가 역할을 하도록 돕는 mRNA내 부위인 아데닌꼬리가 있는 mRNA와 없는 mRNA에 각각 결합하는 단백질을 처음으로 찾아냈다.

연구팀은 “이번에 개발한 방법을 통해 밝혀낸 RNA와 단백질 상호작용이 역동적으로 변화하는 현상은 생명체 발생과정에서 RNA 결합단백질의 숨은 원리를 연구하는 단초가 될 것”이라며 “아데닌 꼬리가 없는 세균이나 바이러스 RNA에 결합하는 단백질을 찾는데도 활용할 수 있다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 지난달 17일 국제학술지 ‘핵산 연구’에 발표됐다. 

[조승한 기자 shinjsh@donga.com]