관절염 유발하는 미토콘드리아 RNA, 조절 원리 찾았다

김유식 KAIST 생명화학공학과 교수 연구진

한국과학기술원(KAIST) 연구진이 관절염 같은 퇴행성 질환과 자가면역질환을 유발하는 미토콘드리아 이중나선 리보핵산(RNA)의 조절 원리를 찾아냈다. RNA 구성 요소 중 하나인 시토신의 변형을 유발하는 단백질을 억제하자 이중나선 RNA의 발현량이 증가했다./픽사베이

국내 연구진이 퇴행성 질환을 유발하는 미토콘드리아 이중나선 리보핵산(RNA)을 조절하는 원리를 찾았다. 새로운 퇴행성 질환 치료 전략으로 활용할 수 있을 전망이다.

김유식 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수가 이끄는 연구진은 비정상적인 면역 반응을 일으켜 세포를 죽이는 미토콘드리아의 이중나선 RNA를 조절하는 방법을 찾았다고 22일 밝혔다.

미토콘드리아는 동물의 세포에서 에너지를 만드는 소기관으로 ‘세포의 에너지 공장’으로 불린다. 최근에는 관절염, 헌팅턴 무도병 같은 퇴행성 질환과 쇼그렌 증후군 같은 자가면역 질환의 발병에도 영향을 미친다는 것이 확인됐다. 미토콘드리아에서 만들어지는 이중나선 RNA가 세포 안에서 비정상적인 면역 반응을 유발해 세포를 죽게 하면서 질병으로 이어진다.

연구진은 미토콘드리아 이중나선 RNA를 조절하는 핵심 원리를 찾아냈다. 미토콘드리아 이중나선 RNA가 질병을 일으킨다는 것은 이전에 알려졌으나, 분자 수준에서 어떻게 조절되는지는 아직 알려지지 않고 있었다.

그 결과, 미토콘드리아에서 만들어지는 단백질 ‘엔썬4(NSUN4)’가 이중나선 RNA 발현에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 엔썬4는 RNA를 구성하는 물질 중 하나인 시토신을 변형하는 단백질이다.

엔썬4의 발현을 억제하자 미토콘드리아 이중나선 RNA의 양이 증가했다. 세포로 배출된 이중나선 RNA는 면역 반응을 유발하는 것으로 나타났다. 미토콘드리아의 활동이 퇴행성 질환을 유발하는 새로운 원리를 찾은 것이다. 이외에도 이중나선 RNA의 분해를 촉진하는 단백질을 찾아 미토콘드리아 RNA의 발현부터, 유출, 면역 활성에 이르는 모든 과정을 담은 ‘면역 활성 모델’을 제시했다.

김 교수는 “비정상적 면역 반응을 유발하는 미토콘드리아 이중나선 RNA의 형성과 조절 원리를 찾았다”며 “면역 질환을 비롯해 다양한 퇴행성 질환의 발병과 진행 과정을 효과적으로 제어할 수 있는 전략을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘분자 세포학’에 지난 16일 소개됐다.

참고자료

Molecular Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.06.023

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