바이러스·세균 진화 규명…RNA 백신 개발 시 응용 가능

KAIST‧서울대

게티이미지뱅크 제공

세균과 바이러스의 리보핵산(RNA) 합성 방식이 확인됐다. RNA 백신을 비롯한 차세대 의약품 개발에 응용 가능할 것으로 전망된다. 

KAIST는 강창원 생명과학과 명예교수와 홍성철 서울대 물리천문학부 교수 공동연구팀이 세균의 RNA 합성 방식 2가지 중 하나가 바이러스에는 존재하지 않는다는 점을 발견했다고 19일 밝혔다. 

DNA 유전정보에 따라 RNA를 합성하는 RNA 중합효소는 유전정보가 DNA에서 RNA로 옮겨가는 ‘전사’라는 유전자 발현 첫 단계를 수행한다. 전사 마무리 방식은 '해체종결’, ‘재생종결’ 등 두 가지가 있는데 세균은 물론 세균보다 진화한 진핵생물인 효모도 두 가지 전사 방식을 모두 사용한다. 사람도 진핵생물이기 때문에 두 방식이 모두 쓰일 것으로 추정된다. 

해체종결은 합성 복합체가 중합효소, DNA, RNA로 해체되는 방식이고 재생종결은 RNA만 분리되고 중합효소는 DNA에 남는 방식을 의미한다. 이번 연구에서 세균을 잡아먹으며 증식하는 세균바이러스는 RNA 합성을 마무리하는 방식에 해체종결만 있고 재생종결은 없다는 점이 확인됐다. 

연구팀은 바이러스는 하나의 전사 방식만 갖는 방향으로, 세균에서는 두 가지 전사 방식이 공존하는 방향으로 진화한 것으로 보인다고 설명했다. 

이번 연구는 DNA와 RNA에 각기 다른 형광물질을 부착해 전사 복합체 하나하나의 형광을 실시간으로 측정하는 단일분자 형광기술 연구기법을 사용해 확인했다. 

강 교수는 "수 초 동안의 분자 반응에서 유구한 진화 과정을 밝혀냈다”며 “앞으로 더 광범위한 진화를 연구할 계획“이라고 말했다. 

또 홍 교수는 "분자 하나하나를 관찰해 복잡한 생물체의 진화를 파악했다”며 “이런 단일분자 연구기법을 차세대 RNA 의약품과 진단 시약의 개발에 응용하는 연구로 이어가고자 한다“고 설명했다. 논문은 국제학술지 ‘핵산 연구’에 16일 게재됐다.

(왼쪽부터) 강창원 KAIST 생명과학과 명예교수, 홍성철 서울대 물리천문학부 교수, 송은호 박사과정생(제1저자), 한선 박사과정생(제1저자). KAIST 제공.

[문세영 기자 moon09@donga.com]