분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2007-08-02 13:46:47 , Hit : 5893
 miRNA와 Ago2에 의한 혈구세포의 발달과정 규명

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2007-07-31

2001년 "miRNA가 유전자의 발현 여부를 통제한다"는 사실이 밝혀진 이후, miRNA는 RNA 세계의 샛별로 떠올랐다. miRNA는 새로운 형태의 생체조절물질로서 진핵생물의 유전자발현조절을 이해하는 데 있어 새로운 지평을 연 것으로 평가되고 있다. 식물로부터 인간에 이르기까지 모든 세포는 miRNA를 대량으로 생성하는데, miRNA는 단백질을 만드는 대신 그 합성을 억제하는 역할을 한다. miRNA는 mRNA에 결합하여 파괴하거나 번역조절(translational control)에 의하여 유전자의 발현을 억제·조절한다.

miRNA가 표적 mRNA를 절단하는 데 관여하는 단백질은 "슬라이서"(slicer)라고 가상적으로 명명되었을 뿐, 명확한 실체는 알려지지 않고 있었다. 2004년 유럽분자학연구소(EMBL)의 연구진은 - 이미 RNA간섭(RNAi)의 핵심인자로 알려져 있었던 - 인간 Agonature2(Ago2)가 mRNA의 절단에 관여하는 엔도뉴클레아제(endonuclease)라는 사실을 밝혀 내었다. Ago2 단백질은 「Argonature 패밀리 단백질」에 속하는데, 포유류가 가진 4 개의 Agonature 패밀리 단백질 중에서 슬라이서 활성을 지닌 것으로는 Ago2가 유일하다. miRNA는 표적 mRNA에 결합한 다음 Ago2를 이용하여 그것을 절단함으로써 단백질의 생성능력을 효과적으로 차단하는 것으로 알려져 있다.

이번 달 미국 록펠러 대학과 Wellcome Trust의 과학자들은 miRNA의 생성과 기능에 대한 새로운 연구결과를 Genes & Development 온라인판에 발표하였다. 연구진에 의하면, Ago2의 핵심적인 특징(슬라이서 기능)이 조혈(hematopoiesis) 및 miRNA의 생성과정에서 필수적인 것은 아니라고 한다.

연구진은 하나의 특정 시스템, 즉 조혈시스템의 발달과정에 miRNA가 미치는 영향을 집중적으로 연구해 왔는데, Ago2의 슬라이서 기능은 miRNA의 기능을 조절하는 가장 효과적인 방법이기 때문에, 연구진은 Ago2 단백질이 혈구세포의 발달과정에서 수행하는 역할을 연구하기로 결정하였다.

연구진은 먼저, 성체 마우스의 골수에서 Ago2를 코딩하는 유전자를 녹아웃시켰다. 2개월 후 이 마우스들은 빈혈에 걸리고 비장이 확대되었다. 조혈세포들은 아직도 모든 형태의 혈구세포를 생성할 수 있었지만, B림프구와 적혈구의 발달이 심각하게 손상되었다. 연구진이 Ago2 결핍마우스의 혈구세포를 관찰한 결과 miRNA의 수준이 - 전무하지는 않았지만 - 현저하게 감소하였는데, 이는 혈구세포의 초기 발달단계에서 Ago2 단백질이 miRNA의 항상성에 필수적이라는 것을 시사하는 것이다.

연구진은 다음으로, Ago2의 기능에서 슬라이서 기능이 차지하는 중요성을 확인하기 위한 시험에 착수하였다. 이를 위하여 연구진은 상기(上記) 마우스의 Ago2를 복구시키되 슬라이서 기능이 없는 돌변변이 Ago2로 복구시켰다. 그 후 수 주일이 경과하자 마우스의 빈혈과 비장비대(enlarged spleen)가 치료되었다. 이는 Ago2가 조혈시스템에서 수행하는 생화학적 기능은 슬라이서 기능과 무관하다는 것을 의미한다. 슬라이서 기능은 Ago2에 독특한 것이라는 사실을 고려해 볼 때, 이러한 연구결과는 놀랍기 그지없는 것이다.

"조혈시스템의 발달단계에서는 miRNA의 수준이 낮아도 치명적이지는 않지만, miRNA의 수준이 상이한 혈구세포(B림프구와 적혈구)에 독특한 영향을 미친다. 이러한 과정에서 Ago2가 miRNA의 수준을 유지하는 데 특별한 역할을 한다는 것은 분명하다. 그러나 적어도 조혈시스템의 경우에 있어서는, Ago2의 슬라이서 기능이 miRNA의 기능을 발휘하는 데 기여하지는 않는 것으로 보인다. "고 연구진은 말했다.

이번 연구결과는 miRNA가 조혈시스템에서 수행하는 이펙터 기능이 「표적 mRNA의 파괴」보다는 「유전자발현의 번역조절」(translational control)에 의존한다는 것을 시사한다. 이는 miRNA와 Ago2의 기능에 관한 기존의 통념을 깨는 것으로, miRNA에 의한 유전자발현 조절과정을 심층적으로 이해하는 데 도움이 될 것으로 보인다.

SOURCE: "A Slicer-independent role for Argonaute 2 in hematopoiesis and the microRNA pathway", Genes & Development, Published online before print July 12, 2007.
(초록: http://www.genesdev.org/cgi/content/abstract/gad.1565607v1)








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