과학기술정보통신부(과기정통부)는 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단 김빛내리 단장 연구팀이 척추동물 감염 바이러스 337종(297개 속)의 유전체를 약 20만 개 RNA 조각으로 나누어 대규모 분석한 결과, RNA 안정성과 단백질 생산을 높이는 다양한 조절 요소를 발굴하고 작동 원리를 규명했다고 8월 14일 밝혔다. 연구는 과기정통부 IBS 사업 및 교육부 BK21 사업 등으로 수행됐으며, 결과는 국제학술지 셀(Cell)에 게재됐다.
연구진은 바이러스가 숙주 RNA 조절 시스템을 이용해 mRNA 말단의 poly(A) 꼬리를 보호하는 전략에 주목했다.
분석 결과 TENT4 효소와 결합해 RNA를 안정화하는 조절 요소 23개를 19개 바이러스 속에서 찾아 최소 6가지 유형으로 분류했으며, 이는 계통이 먼 바이러스들이 독립적으로 진화시킨 광범위한 전략임을 보여준다.
특히 TENT4를 쓰지 않는 새 조절 요소 'Pt1'을 뱀장어 피코르나바이러스 유전체에서 발견했다. Pt1은 PAP 효소를 직접 끌어들여 poly(A) 꼬리를 연장함으로써 선형 mRNA의 분해를 늦춘다.
실험에서 Pt1을 적용한 선형 mRNA는 꼬리가 60개에서 194개로 늘고 세포 내 수명이 7.6시간에서 23.1시간으로 약 3배 증가해 원형 RNA 수준의 안정성을 확보했으며, 단백질 생산은 일반 선형 대비 5배, 원형 대비 9배 높았다.
연구진은 이러한 바이러스 RNA 조절 요소들을 '테일론(tailon)'으로 명명했고, 생쥐 실험에서도 테일론 포함 mRNA는 2주 후에도 신호가 남아 대조군(1일 소실)보다 지속성을 보였다. 발굴 요소들은 치료용 mRNA에 쓰이는 변형염기 메틸수도유리딘과 병용해도 활성을 유지해 mRNA 백신·치료제 성능 개선에 기여할 것으로 기대된다.
김빛내리 단장은 바이러스의 정교한 전략 규명으로 기존 mRNA 치료 기술 한계를 극복할 분자 도구가 될 것이라 밝혔고, 과기정통부 김성수 연구개발실장은 기초과학 지원을 지속하겠다고 말했다.
