두 가닥의 DNA가 스스로 나선으로 정돈되는 것처럼, 분자적 사촌인 RNA도 헤어핀 모양의 루프(loops)를 형성한다. 하지만DNA와는 달리, RNA는 많은 역할을 하며, 이에는 유전자 활성을 차단하는 작은 분자들의 전구체도 포함된다. 이들 작은 RNA 분자들은 긴 헤어핀 루프 구조에서 다듬어져야 하는데, 이때 의문은 어떤 RNA 루프가 이런 방식의 가공이 일어나야 하는지 아닌지를 세포가 어떻게 인식하느냐는 하는 것이다.
록펠러대학교(Rockefeller University)에 의해 학술지 NATURE 에 3월 18일 실린 새로운 연구 논문에서 마이크로RNA (microRNAs)라고 하는 작은 RNA를 코딩하는 루프들에 세포가 화학적 그룹(chemical group)을 붙여 분류하는 방법이 확인되었다. 마이크로RNA는 인체 전반에 걸친 프로세스들의 제어를 돕기 때문에, 이번 연구 결과는 암을 비롯하여 발생, 건강 및 질환에 이르는 광범위 시사점을 가진다.
이번 연구를 진행한 실험실을 비롯한 여러 연구에서 많은 암에서 마이크로RNAs 수준에서의 변화가 일어난다는 것이 확인되었다. 이런 변화가 어떻게 왜 일어나는지에 대한 이해의 진전을 위해서는 우선 더 근본적인 의문에 대한 답을 얻을 필요가 있었고, 세포가 마이크로RNAs를 인식하고 가공하는 방법에 대해 정밀한 연구를 했다는 것이 저자인 타바조이(Sohail Tavazoie) 교수의 말이다. 그리고 그의 연구실의 알라꽁(Claudio Alarcón)에 의해 세포가 특정 화학적 태그(chemical tag)를 이용하여 마이크로RNAs를 증가시키거나 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다고 한다.
DNA와 단백질 간에 중간자(intermediary)로 오랫동안 알려진 RNA는 다재 다능한 분자인 것으로 드러났다. 유전자 발현을 조절하는 마이크로RNAs를 비롯한 다양한 RNA분자가 발견되었다. 마이크로RNAs는 유전체에 코딩되어 있고, 헤어핀 루프의 RNA 분자로 전사되는 데, 이를 일차 마이크로RNA (primary microRNAs)라고 하며, 이들 루프들이 잘려(clip) 마이크로 RNA전구체 (microRNA precursors)가 된다.
어떤 헤어핀에 손질이 시작되어야 하는지를 세포가 아는 방법을 밝히기 위해서 알라꽁은 마이크로RNAs가 될 RNAs분자에 가해질 수 있는 변형을 찾기 시작했다. 생물정보 소프트웨어를 이용하여, 가공되지 않는(unprocessed) RNA 서열에 있는 특이적 패턴에 대한 스캔이 이루어졌다. 서열 GGAC이 눈에 띄었는데, 이는 가공되지 않는 일차 마이크로RNA에 높은 빈도로 존재했기 때문이다. 이 GGAC로 인해 METTL3이라는 효소에 이르게 되었는데, 이 효소는 GGAC 부분 중 A (아데노닌)의 특정지점에 메틸기라고 하는 화학적 표지를 붙인다.
생각이 METTL3에 이르게 되자 모든 것이 확실했다. 아데노신에 메틸기(m6A tag)는 가장 보편적으로 알려진 RNA 변형으로, METTL3가 DNA로부터 전사된 메신저 RNA의 안정화와 가공(processing)에 기여하는 것으로 알려져 있지만, 더 많은 것을 할 것이라는 추정이 있었다고 한다. 그런데, 이번에 일차 마이크로RNA의 가공이라는 제3의 기능에 대한 증거가 얻어진 것이라고 한다.
일련의 실험을 통해 이 연구팀은 메틸 태깅(methyl tagging)의 중요성을 확인했으며, 거의 모든 유형의 가공되지 않은 마이크로RNA에 높은 수준의 메틸 태깅이 발견되었는데, 이는 메틸 태깅이 마이크로RNA와 관련된 유전적 표시라는 의미이다. METTL3의 발현이 감소되면, 가공되지 않은 일차 마이크로RNA가 축적되었는데, 이는 이 효소의 태깅 작용이 이 과정에 매우 중요하다는 것을 시사한다. 그리고, 세포 배양과 생화학적 시스템을 이용한 연구에서 메틸기가 없는 경우에 비해 메틸 태그가 있으면 일차 마이크로RNA가 훨씬 더 효율적으로 가공된다는 것을 이 연구팀은 확인했다.
세포는 메틸 태그를 붙이는 것은 물론 제거도 할 수 있다. 그래서 이들 실험으로 마이크로RNA의 수준을 높이거나 낮추어, 그 결과로 유전자 발현에 변화가 초래되는 데 이용되는 스위치가 확인되었다는 것이 타바조이 교수의 말이다. 이 연구팀은 암에서 마이크로RNA의 비정상성뿐만 아니라 METTL3 수준의 변화도 있을 수 있다는 것이 확인했는데, 이는 이 경로가 암의 진행을 통제할 수 있다는 의미라고 한다.
