관절염 유발 미토콘드리아 RNA, 제어 실마리

KAIST, 미토콘드리아 이중나선 RNA 조절 규명
엔썬4 단백질, 이중나선 RNA 변형에 영향 줘

KAIST는 미토콘드리아 이중나선 RNA가 비정상적 면역 활성과 세포 사멸을 유발한다는 사실을 규명했다. 그림은 미토콘드리아 RNA 변형을 통한 경량 가닥 RNA의 선택적 조절 기전 모식도. KAIST 제공

국내 연구진이 미토콘드리아 이중나선 리보핵산(RNA) 변형이 비정상적 면역 활성과 세포 사멸을 유발·조절하는 기전을 밝혀냈다. 앞으로 퇴행성 질환과 자가면역질환의 새로운 치료 전략으로 유용할 전망이다.

KAIST는 김유식 생명화학공학과 교수 연구팀이 비정상적인 면역 활성을 유발해 염증반응이 동반된 세포 사멸을 일으키는 미토콘드리아의 이중나선 RNA의 새로운 조절 기전을 규명했다고 22일 밝혔다.

미토콘드리아는 세포의 에너지 생산 공장으로 불리며 선천성 면역 반응에서 핵심 역할을 한다. 미토콘드리아 RNA가 이중나선 구조를 형성해 우리 몸의 면역시스템을 자극하는데, 이 과정에서 과도한 면역반응으로 세포가 죽으면 관절염, 헌팅턴 무도병 등 퇴행성 질환과 쇼그렌 증후군과 같은 자가면역 질환이 발병한다.

하지만, 미토콘드리아 RNA가 정상세포에서 어떻게 조절되고, RNA 발현을 촉진하는지에 대해선 보고되지 않고 있다.

연구팀은 미토콘드리아에 존재하며 RNA와 결합할 수 있는 단백질을 유전자 가위로 발현을 억제시킨 후, 이중나선 RNA 발현량을 조사했다. 이 과정에서 RNA 구성물질 중 하나인 시토신의 화학적 변형을 유발하는 '엔썬4(NSUN4)' 단백질 발현이 감소하면, 미토콘드리아 이중나선 RNA 발현이 크게 증가하는 것을 확인했다. 또한 단백질을 생산하지 않는 미토콘드리아 비암호화 RNA의 변형을 가속시키는 것이 엔썬4 단백질 때문이라는 점도 밝혀냈다. 엔썬4 단백질이 기존에 알려진 리보좀 RNA 외에 미토콘드리아 이중나선 RNA 변형을 유발한다는 사실을 알아낸 것이다.

김유식 KAIST 교수는 "세포 면역 유발인자로 최근 주목받기 시작한 미토콘드리아 이중나선 RNA의 변형에 의한 발현 조절 기전을 규명한 연구로, 면역계통 질환과 다양한 퇴행성 질환 발병 및 진행을 효과적으로 제어할 수 있는 전략을 제시했다는 데 의미가 있다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 셀 자매지 '몰레큘러 셀(지난 16일자)' 온라인에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr