KAIST, 유전자 가위로 RNA 표적 변형 기술 세계 첫 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 허원도 교수 연구팀이 RNA 유전자 가위 시스템(CRISPR-Cas13)을 이용해 우리 몸 안의 특정한 RNA를 표적 변형할 수 있는 혁신 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

RNA는 화학 변형 과정을 통해 그 특성과 기능이 변화할 수 있다. 화학 변형이란 RNA 염기 서열 자체의 변함없이 특정 화학 그룹이 추가됨으로써 RNA의 성질과 역할을 변화시키는 유전자 조절 과정이다.

그중 하나인 시티딘 아세틸화(N4-acetylcytidine)는 지금껏 세포 내에서 어떤 기능을 수행하는지 정확히 알려져 있지 않았다. 특히 인간 세포의 단백질을 만드는 mRNA에 이 변형이 실제로 있는지, 어떤 역할을 하는지 등에 대한 논란이 이어졌다.

연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 원하는 RNA만을 정밀하게 표적하는 Cas13에 RNA를 아세틸화시키는 NAT10의 고활성 변이체(eNAT10)를 결합한 '표적 RNA 아세틸화 시스템(dCas13-eNAT10)'을 개발했다.

연구팀은 표적 RNA 아세틸화 시스템과 세포 내 특정 RNA를 찾아 안내하는 가이드 RNA에 의해 원하는 RNA에 아세틸화 화학 변형을 가할 수 있음을 증명했다. 이를 통해 변형된 mRNA에서 단백질 생산이 증가한다는 사실을 확인했다.

이를 통해 RNA 아세틸화가 RNA를 세포핵에서 세포질로 이동시킨다는 사실도 최초로 밝혀냈다. 이번 연구는 아세틸화 화학 변형이 세포 내 RNA 위치 이동도 조절할 수 있다는 가능성을 보여주는 결과라고 연구팀은 설명했다.

또 실험 쥐를 이용해 동물의 몸속에서도 정확히 RNA 아세틸화 조절이 가능함을 입증했다. RNA 화학 변형 기술이 생체 내 적용에 확장될 수 있음을 보여주는 최초의 사례로, RNA 기반 유전자 치료 기술로의 응용 가능성을 열었다는 평가다.

허 교수는 "원하는 RNA에 선택적으로 아세틸화를 가할 수 있어 RNA 아세틸화의 기능을 정확하고 세밀하게 연구할 수 있는 길을 열였다"며 "향후 RNA 기반 치료제 및 생체 내 RNA 작동을 조절하는 도구로 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구는 국제 학술지 '네이처 케미컬 바이올로지'에 게재됐다.

jongseo12@news1.kr