한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 RNA 합성 종결인자 동역학적 특성을 발견하고, 이 특성이 유전자 발현 조절에 미치는 생물학적 기능을 규명했다고 27일 밝혔다.
강창원 생명과학과 명예교수(KAIST 줄기세포연구센터 고문)와 홍성철 서울대 물리천문학부 교수가 강진영 KAIST 화학과 교수, 서연수 KAIST 생명과학과 교수팀과 함께 이같은 성과를 냈다.
DNA에서 RNA를 생성하는 과정을 마무리 짓는 전사종결인자가 '단백질 로(Rho)'다. 연구진은 일반 단백질이 작용물질에 미리 붙어 있으면 반응이 빨리 된다는 통념과 다르게 RNA 중합효소에 붙어 기다리는 Rho는 중합효소가 오래 멈출수록 종결 효율이 높아진다는 결과를 발표했다. 자연에서 '기다림의 미학'을 증명했다.
연구팀이 지난해 네이처 커뮤니케이션즈에 발표한 바에 따르면, 세균 전사 종결에 단백질 Rho가 관여하는 분자기작은 세 갈래다. Rho가 중합효소에 미리 결합해 RNA 특수부위를 기다린 후 중합효소·DNA·RNA 전사 복합체를 해체하는 방식, Rho가 RNA에 먼저 결합해 중합효소를 쫓아간 후 복합체를 해체하는 방식, 쫓아간 후 RNA만 방출하고 중합효소가 DNA에 남는 방식이다.
그런데 세 갈래 진행하는 속도가 기존 통념과는 달랐다. 기존에는 Rho가 RNA에 붙어 중합효소를 쫓아가 끝내는 방식보다, Rho가 중합효소에 미리 붙어 기다리는 방식이 더 빠를 것으로 인식됐다. 하지만 공동 연구팀 연구 결과는 반대였다. 기다림 방식은 중합효소 멈춤 시간이 길수록 종결 효율이 높고, 상황에 따라 달라질 수 있는 반면에 쫓아가는 방식은 종결 효율이 중합효소 멈춘 시간과 상관이 없으며 상황에 따른 변화 여지도 없었다.
전사의 세 갈래 끝내기 방식 속도가 제각기 다를 뿐 아니라 그 조절 양상도 다르다는 것을 처음으로 규명한 것이다.
단일분자 실험을 수행한 송은호 서울대 물리천문학부 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 논문은 핵산연구(Nucleic Acids Research)에 지난 2월 10일 해 저자가 총 7명이다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, KAIST 고위험고성과 연구사업 지원을 받았고, 논문게재비는 KAIST에서 지원했다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
