분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 관리자 ( 2009-09-17 11:04:20 , Hit : 5199
 출아효모에서 RNAi 경로 발견

출아효모에서 RNAi 경로 발견

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-09-16


출아효모(budding yeast)는 게놈을 조작하기가 쉽고, 증식이 빠르며, 고등생물체와 많은 생화학적 경로를 공유하기 때문에, 보다 복잡한 생물체(인간 포함)의 좋은 연구모델로 간주되어 왔다. 그런데 과학자들은 오랫동안 출아효모가 RNAi 메커니즘을 전혀 보유하지 않고 있다고 생각해 왔다. 왜냐하면 출아효모의 모델인 Saccharomyces cerevisiae가 RNAi를 보유하지 않고 있기 때문이다. RNAi 연구에 사용할 수 있는 출아효모 모델이 없다는 것은 매우 애석한 일이었다. 그러나 화이트헤드 연구소의 멤버이며, 이와 동시에 MIT의 교수, 하워드휴즈 연구소의 연구원을 겸임하고 있는 데이비드 바텔(David Bartel) 박사는 출아효모가 RNAi 메커니즘을 보유하고 있다는 것을 발견하여 Science Express 9월 10일호에 발표하였다.

RNAi는 식물이나 동물과 같은 고등생물체에 존재하는 생화학적 경로 중의 하나로서, 바이러스의 유전자나 트랜스포존(transposon; 일명 `기생충 DNA`이라고 불림)을 침묵시키는 데 사용된다. RNAi에 관여하는 두 개의 핵심 단백질은 다이서(Dicer)와 아르고노트(Argonaute)인데, S. cerevisiae의 게놈에는 이 두 가지 단백질에 대한 유전자가 없다. 그러나 아일랜드 더블린 소재 트리니티 칼리지의 케네스 울프(Kenneth Wolfe) 박사는 다른 종류의 출아효모가 아르고노트를 보유하고 있다는 것을 발견하고, 이 사실을 RNAi 전문가인 바텔 박사에게 알렸다.

바텔 박사는 3명의 과학자로 연구팀을 꾸려, 울프박사 및 제럴드 핑크 박사(Gerald Fink; 화이트헤드연구소의 창립멤버인)와 함께 출아효모가 RNAi 능력을 보유하고 있는지를 밝혀내기 위한 연구에 착수하였다. 아르고노트 단백질을 보유하는 효모 중의 하나는 S. castellii인데, 연구진은 S. castellii의 RNA를 대상으로 다이서가 작동하고 있는지를 면밀히 조사하였다. [다이서는 - 그 이름이 의미하듯 - 이중사슬 RNA(dsRNA)를 20 뉴클레오티드 길이로 균일하게 잘라 아르고노트에 넘긴다.] 연구진은 S. castellii와 다른 효모들의 세포에서 정확한 사이즈로 잘려진 dsRNA를 발견하여 다이서의 존재에 대한 심증을 굳혔지만, S. castellii의 게놈에서 다이서를 코딩하는 유전자를 찾아내지는 못하였다.

그러나 연구진은 끈질긴 연구 끝에 다이서를 찾아내는 데 성공하였다. 연구진이 찾아낸 효모의 다이서 단백질은 동물, 식물, 또는 다른 진균류의 다이서와 매우 달랐다. "효모의 다이서가 매우 특이하게(noncanonical) 생겼기 때문에, 이제껏 많은 과학자들은 효모가 RNAi 메커니즘을 보유하지 않고 있다고 생각했었던 것 같다."고 바텔 박사는 말했다. 연구진은 다음 단계로 S. castellii에서 찾아낸 아르고노트와 다이서의 유전자를 RNAi 경로를 보유하지 않은 S. cerevisae에 이식하였다. 그 결과 S. cerevisae는 RNAi 경로를 회복하였다. 연구진은 RNAi를 회복한 S. cerevisae가 트랜스포손의 복제와 삽입을 막는 것을 확인하였다.(트랜스포손은 게놈에 해를 끼치며, RNAi의 주요 목적 중의 하나는 트랜스포손을 침묵시키는 것이다.)

"우리는 S. castellii가 다이서 단백질을 보유한다는 것을 발견하고, S. cerevisae의 RNAi 경로를 복원시켰다. 이제 우리는 출아효모를 연구하는 데 사용되는 모든 툴을 이용하여 RNAi 경로를 연구할 수 있게 되었다. 효모는 지금까지 우리에게 많은 생물학적 과정을 가르쳐준 것처럼, 이제는 RNAi 경로에 대해서도 많은 것을 가르쳐줄 것이다. 그리고 우리는 RNAi를 이용하여 C. albicans를 포함한 다른 효모들에 대해서도 많은 것을 알아낼 수 있다."고 연구진은 말했다. 출아효모는 학계에서 고등생물체의 연구를 위한 모델로 사용될 뿐만 아니라, 산업계에서는 맥주와 바이오연료의 생산을 위해, 제약업계에서는 약품과 백신을 생산을 위해 사용된다. 이번 연구는 효모의 연구 및 활용을 위해 RNAi를 이용할 수 있다는 것을 보여줌으로써, 학계와 업계 모두에 큰 기여를 할 것으로 보인다.

Reference: RNAi in Budding Yeast. Science, 2009; DOI: 10.1126/science.1176945
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/09/090911095404.htm









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