광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 이광록 생명과학부 교수팀이 유전정보 전달물질인 리보핵산(RNA) 분해 효소로 알려진 RNase H가 기질 특성에 따라 효소 분해 방향을 바꾼다는 연구결과를 내놨다고 17일 밝혔다.
생명현상의 가장 기본인 DNA 복제·전사 과정에서 중요한 역할을 하는 효소인 RNase H는 모든 생명체 생명유지에 필수적이다. RNase H 돌연변이는 발달성 뇌질환인 아이카디-구티에레스 증후군(기저핵 석회화와 백질 이영양증, 뇌척수액 림프구 증가증과 관련된 아급성 뇌병증으로 보고 사례가 120례 정도로 희귀한 유전 질환)을 유발한다고 알려져 있다.
연구팀은 RNase H와 다양한 RNA:DNA 구조체 상호작용을 단일분자 형광 공명 에너지 전이(FRET)기술을 이용해 실시간 관찰한 결과, 다기능을 가진 효소이며 DNA 단일 가닥 오버행 방향성에 따라 기능이 조절된다는 사실을 확인했다.
DNA 오버행 방향이 3도일 때 RNase H는 RNA:DNA 혼성체에서 떨어지지 않고 RNA를 연속적으로 분해하고 DNA 오버행이 없는 경우와 오버행 방향이 5도일 경우 RNase H는 RNA:DNA 혼성체에 결합과 해리를 반복하며 RNA를 분산적으로 분해하는 것으로 나타났다.
또 전사 과정에서 형성된 R-루프는 유전체 안정성을 위해 RNase H에 의해 제거되는데 연구팀은 실제 R-루프의 구조를 재현해 RNase H가 두 가지 분해모드를 사용, RNA를 분해함으로써 R-루프를 제거하는 것을 규명했다.
이광록 교수는 “RNase H의 새로운 RNA 인식모드 및 분해 분자기전을 확인했다는 데 의미가 있다”며 “향후 유전자 복제 및 유지보수를 이해하고 발달성 뇌질환인 아이카디-구티에레스 증후군 신약 개발에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
이 교수팀이 수행한 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업 및 기초연구실과 지스트의 연구원(GRI) 지원을 받아 이뤄졌다. 생화학&유전학분야 상위 2.6% 논문인 세계적 학술지인 '뉴클레익 에시드 리서치(Nucleic Acids Research)' 온라인에 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
