KAIST, RNA 통한 유전자 전사 조절 원리 규명

바이러스 유래 RNA와 대장균 RNA 중합효소가 결합한 복합체의 초저온 전자현미경 구조

한국과학기술원(KAIST)은 강진영 화학과 교수팀이 초저온 전자현미경(cryo-EM)으로 유전자 전사조절의 기초 원리를 규명했다고 7일 밝혔다.

연구진은 RNA를 통한 RNA 합성효소 조절 메커니즘을 알아내고자 RNA 합성효소, RNA 합성효소를 조절하는 바이러스 유래 RNA 'HK022 putRNA' 결합 구조를 규명했다.

KAIST 화학과 황승하 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)'에 지난 8월 15일 출판됐다.

HK022 putRNA는 RNA 합성효소와 결합해서 RNA 합성이 멈추지 않고 계속 되도록 도와주는 역할을 한다. 이러한 기능을 이해하기 위해서 본 연구팀은 putRNA와 RNA 합성효소의 결합 복합체(putEC) 세 가지 구조를 초저온 전자현미경으로 규명했다.

연구팀은 putRNA가 이전 연구에서 예측된 대로 RNA 합성효소와 안정적으로 결합하고 있지만, 예측과 달리 예상보다 더 많은 염기쌍(base pair)을 사용해 RNA 이중나선(double helix) 뿐 아니라 삼중나선(triple helix)을 형성하는 것을 확인했다. 또 putRNA가 RNA 합성효소와 결합하면 RNA 합성효소가 RNA 합성을 잠시 멈출 때 가지는 구조의 변화를 방해해서 RNA 합성을 지속하도록 한다는 가설을 제시할 수 있었다.

이번 연구에서 예상치 못하게 관찰된 시그마 결합-putEC 구조를 통해 시그마가 RNA 합성효소와 결합하여 RNA 합성이 잠깐 멈추면 putRNA가 더 잘 접힌다는 것을 알 수 있었다.

강진영 교수는 “이번 연구는 이전에 잘 알려지지 않았던, RNA를 통한 전사 조절의 기초적인 원리를 설명한 것으로, RNA를 통한 RNA 합성효소 조절의 다양한 전략을 밝혀줄 시작점”이라며 “더 나아가 유전자 발현을 조작할 수 있는 RNA의 개발을 도울 수 있는 정보를 제공할 것이라 기대한다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 이공분야기초연구사업(우수신진연구)과 원천기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

김영준기자 kyj85@etnews.com