단백질은 생명체 작동에 있어서 필수적인 단위이다. 단백질 생산을 위해서는 DNA와 RNA의 유기적 조정이 필요하다. RNA는 무수한 종류의 단백질을 만들 때 직접 작용하는 고분자 화합물이고 DNA는 RNA의 작용을 조절하는 역할을 한다. 즉 RNA는 DNA가 갖고 있는 유전정보에 따라 필요한 단백질을 합성하는 역할을 하는 물질이다. 최근 중국과 미국 연구자들이 RNA의 변화가 기억과 학습에 직접적인 영향을 미칠 수 있다는 사실을 확인했다. 미국 시카고대 화학과, 생화학·분자생물학과, 신경생물학과, 생물물리역학연구소, 하워드휴즈의학연구소, 펜실베니아대 의대, 중국 상하이공대 생명과학공학부, 저장대 실험동물센터, 화둥사범대 생명과학부, 난징의대 공동연구팀은 mRNA(메신저RNA)의 화학적 변형 형태인 N6-메틸아데노신(m6A)을 인식하는 특정 단백질이 학습과 기억 형성 과정에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 지난달 31일자에 실렸다. 후성유전학(epigenetics)은 DNA나 RNA의 염기서열이 변화하지 않는 상태에서 외부 또는 환경적 요인으로 인해 화학적 변형만으로도 유전자 발현 상태가 달라지는 것을 연구하는 학문이다. 분자적 수준에서 정확히 이해되고 있지는 않지만 DNA 메틸화와 히스톤 단백질의 변형이 원인으로 알려져 있다. 실제로 후성유전학적 변화는 면역계 반응, 신경계 발달, 암, 비만 등 다양한 생물학적 과정에 영향을 미치는 것으로 이해되고 있다. DNA에서 단백질로 정보를 전달하는 역할을 하는 것으로 메신저RNA(mRNA)이다. 포유류의 mRNA에 있어서 가장 일반적인 변형은 m6A으로 신경계에 널리 퍼져 있으면서 신경기능 일부를 조정하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 m6A를 인식하는 ‘Ythdf1’이라는 단백질이 학습과 기억 형성 과정에서 중요한 역할을 한다는 사실을 발견한 것이다. 연구팀은 3세대 유전자 가위기술인 크리스퍼-캐스9을 이용해 생쥐에게서 Ythdf1 단백질을 제거한 뒤 학습과 기억 실험을 했다. 연구팀은 Ythdf1 단백질이 완전히 제거된 생쥐와 일반 생쥐를 대상으로 미로 찾기와 수영 측정, 특정 소리와 함께 전기충격을 가한 뒤 청각 공포기억을 측정했다. 그 결과 Ythdf1 단백질이 제거된 생쥐는 미로찾기는 물론 청각공포 체험을 여러 번 반복시켜도 기억을 하지 못하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이 생쥐에게 Ythdf1 단백질을 주입해 다시 똑같은 실험을 한 결과 기억력과 학습 과제 수행 능력이 향상되는 것을 확인했다. RNA 변형 단백질이 기억과 학습능력 향상에 도움을 준다는 설명이다. 송홍준 펜실베니아대 의대 신경과학과 교수는 이번 연구는 유전자 번역 과정이 변화될 경우 신경자극이 어떻게 반응하는지를 보여주는 흥미로운 발견”이라며 “m6A 변형은 학습과 기억 뿐만 아니라 면역계에서도 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있는 만큼 다른 자극에 미치는 영향까지 추가적 연구가 필요하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

복부 내장지방이 생체시계를 교란해 염증, 대사성 질환 등을 일으킨다는 연구결과가 나와 눈길을 끌고 있다. 단순히 뱃살을 줄이는 다이어트보다 복부 피하지방을 없애는 것이 아름다움은 물론 건강에도 더 도움이 될 것으로 보인다.2일 연세대학교 강남세브란스병원 가정의학과 이지원 교수 연구팀은 강남세브란스병원 비만클리닉을 방문한 남녀 75명의 복부 내장지방 및 피하지방 면적과 혈액 내 시계유전자 발현을 측정한 결과, “복부 내장지방이 시계유전자 발현에 영향을 미쳐 생체시계로 알려진 24시간 일주기 리듬을 흐트러뜨릴 수 있는 사실을 확인했다”고 밝혔다. 복부 내장지방과 피하지방 면적은 복부 컴퓨터단층촬영(CT) 영상으로, 시계유전자는 환자 혈액의 말초혈액단핵구세포(peripheral blood mononuclear cells)에서 추출해 측정했다. 연구팀에 따르면 내장지방의 면적이 증가할수록 시계유전자로 알려진 PER2, PER3, CRY2 mRNA 발현은 감소한 반면 또다른 시계유전자인 CRY1 mRNA 발현은 증가했다. 세포 내 유전자 발현이 내장지방 면적 증가에 따라 오르내리면서 적정 수준을 벗어난다는 뜻이다. 그러나 흔히 뱃살로 불리는 복부 피하지방 면적은 어떤 시계유전자의 발현과도 연관성을 보이지 않았다. 이에 연구팀은 복부 피하지방보다는 복부 내장지방이 시계유전자 발현에 영향을 미치고, 결국 일주기 리듬을 흐트러뜨릴 수 있다는 결론을 내렸다. 일주기 리듬은 생명체가 지구의 자전에 맞춰 24시간을 주기로 일정하게 움직이는 신체 리듬을 칭한다. 예를 들면 날이 밝으면 잠에서 깨고 일정 시간에 배가 고파지는 행동 등이 모두 일주기 리듬의 영향을 받은 결과다. 지난해 생체시계에 영향을 미치는 유전자를 발견하고 작동 원리를 규명한 미국 과학자가 노벨생리의학상을 수상해 대중에게도 익숙해졌다. 생체시계가 교란되면 인간에 유익한 호르몬이나 면역세포가 제때 활성화되지 않아 에너지대사에 문제를 일으킬 수 있다. 일주기 리듬이 무너지면 비만이 늘어나거나 염증, 대사성 질환이 증가하는 것으로 전해진다. 이지원 교수는 “이번 연구는 복부 내장지방이 시계유전자 발현에 영향을 준다는 사실이 밝혀졌다는 데 의미가 있다”며 “앞으로 심뇌혈관질환, 암 등 복부 내장지방과 관련된 여러 질환에 시계유전자가 어떤 영향을 미치는지 후속 연구가 필요하다”고 말했다. 연구결과는 국제학술지 ‘시간생물학’(Chronobiology International)에 게재됐다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

중국 연구진이 세계 최초로 원숭이 자신의 체세포를 이용해 복제 원숭이를 만들어 내는 데 성공했다.중국과학원(CAS) 신경과학연구소 연구팀은 긴꼬리원숭이과에 속하는 마카크원숭이를 복제해 동일한 유전자를 가진 두 마리 새끼를 탄생시키는 데 성공했다고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 25일자에 발표했다. 이번에 활용된 ‘체세포핵치환’(SCNT) 기술은 22년 전인 1996년 영국 연구진이 복제양 돌리를 만들 때 썼던 것과 똑같은 것으로 영장류에 활용된 것은 처음이다. SCNT는 난자에서 핵을 제거하고 다른 체세포에서 분리한 핵을 넣어 복제 수정란을 만든 뒤 대리모에게 착상시켜 복제동물을 태어나게 하는 기술이다. 연구팀은 유산된 암컷 원숭이 태아에서 피부세포를 채취했다. 동시에 다 자란 암컷 원숭이에게서 난자를 채취해 DNA가 들어 있는 세포핵을 제거한 뒤 피부세포와 결합시키고 mRNA라는 유전물질을 넣어 줬다. 연구팀은 109개의 복제 수정란을 만들어 79개를 대리모 21마리에게 이식시킨 결과 6마리가 임신에 성공했다. 그중에서 최종적으로 태어난 것이 ‘중중’(中中·왼쪽)과 ‘화화’(華華·오른쪽)라고 이름 붙여진 복제 원숭이다. 원숭이의 이름은 중국을 뜻하는 중화(中華)에서 한 글자씩 딴 것이다. 또 연구팀은 이 두 마리의 복제 원숭이들 유전자를 분석한 결과 처음 피부세포와 완전히 일치한다는 사실을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

특정 감기약에 방광암 전이와 항암제 내성을 억제하는 효과가 있다는 연구결과가 나왔다. 일본 홋카이도대 다나카 신야 교수 등이 이끈 연구팀이 위와 같은 결과를 국제 학술지 ‘사이언틱 리포츠’(Scientific Reports) 4일 자로 발표했다. 이같은 놀라운 효과가 확인된 감기약은 비스테로이드성 항염증 약물 ‘플루페나믹산’(Flufenamic acid)이다. 방광암에서 알도케토 환원효소1C1(AKR1C1)을 억제함으로서 암의 전이와 항암제 내성을 억제하는 것으로 나타났다. 특히 방광암은 수차례 재발을 반복하는 게 특징으로, 방광벽 근육층에 깊이 침투한 암과 깊이가 얕은 암으로 나눌 수 있다. 얕은 암은 치료 후 경과가 양호한 편이지만, 침투 암은 폐 등의 장기로 전이하기 쉽고 경과 또한 좋지 않아 효과적인 치료법을 확립하는 것이 요구되고 있다. 이번 연구팀은 인간의 방광암 세포 UM-UC-3을 형광 물질로 표지한 뒤 쥐의 방광에 이식함으로써 방광암 모델을 제작했다. 이식한 지 45일만에 폐와 간, 뼈에 전이가 확인돼 최초 암 발생 장소인 방광과 전이된 곳인 폐와 간, 뼈에서 각각 암세포를 채취해 전이된 암세포에서만 높은 발현을 나타내는 분자를 포괄적으로 검토하기 위해 mRNA 마이크로어레이 기법을 사용했다. 그 결과, 전이된 암세포에서는 알도케토 환원효소가 증가해 있는 것으로 나타났다. 또 실제 방광암 환자의 수술 사례 25건의 병리 조직을 조사한 결과 역시 이를 입증했다. 전이 중에도 알도케토 환원효소가 증가하며 실제 사람 몸속에서도 쥐 모델과 같은 일이 일어날 수 있는 것으로 밝혀졌다. 알도케토 환원효소는 암세포의 움직임을 높일 뿐만 아니라 항암제에 대한 저항력을 높이는 두 가지 작용으로 암 악성화에 힘을 보태고 있는데 이를 저해하는 물질인 플루페나믹산이 암 치료제로 효과적일 수 있다는 것이다. 이제 연구팀은 플루페나믹산을 항암제와 동시에 사용함으로써 방광암 환자의 치료 뒤 경과를 개선하기 위한 임상연구를 진행할 예정이다. 사진=사이언티픽 리포츠 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간을 비롯한 생명체는 늙고 죽는가? 이 문제는 단순히 철학적인 문제만은 아니다. 사실 많은 과학자가 이 문제에 대한 답을 구하기 위해 계속 연구를 하고 있다. 아직 노화와 관련된 기전을 모두 이해하지는 못했지만, 과학자들은 노화와 연관되는 여러 가지 유전적인 원인을 밝혀내는 데 성공했다.취리히에 있는 스위스 연방공과대학(ETH Zurich)과 독일 예나에 있는 진에이지 컨소시움(JenAge consortium)의 과학자들은 저널 네이처 커뮤니케이션스에 새로운 노화 관련 유전자를 발표했다. 연구팀은 노화에서 중요한 역할을 담당하는 유전자가 진화의 역사에서 오랜 세월 변하지 않을 것이라는 가정하에 예쁜꼬마선충(C. elegans), 어류인 제브라피쉬, 그리고 포유류인 쥐의 유전자를 연구했다. 이들은 연령대에 따른 변화를 보기 위해서 각 실험동물의 어린 개체와 성숙한 개체, 그리고 노화된 개체를 서로 비교하는 연구를 수행했다. mRNA를 통해서 유전자 활동을 확인한 결과 대략 30종의 유전자가 공통으로 노화 과정에 작용한다는 증거가 발견되었다. 특히 이 유전자 중 bcat-1 유전자의 경우 이를 억제했을 때 예쁜꼬마선충의 수명이 25%나 증가하는 현상이 발견되었다. 예쁜꼬마선충은 아주 작은 크기의 선충으로 그 유전자 구조와 몸 구조가 단순하고 수명이 짧아 유전 연구용으로 널리 선호되는 동물이다.연구팀은 이 유전자가 세포 내에서 가지 사슬 아미노산(BCAA, branched chain amino acid)의 축적을 억제하는 것을 발견했다. 가지 사슬 아미노산은 아마도 선충류의 세포 내에서 노화에 관련된 과정을 억제함으로써 노화를 막는 역할을 하는 것으로 보인다. 흥미로운 것은 이 유전자를 억제했을 때 예쁜꼬마선충의 수명만 증가한 것이 아니라 건강하게 오래 살았다는 것이다. 물론 bcat-1 유전자와 유사한 유전자가 인간에게 있다고 해도 같은 역할을 하는지는 아직 알지 못한다. 다만 인간을 대상으로 이런 유전자 실험을 할 수는 없으므로 (윤리적인 문제는 말할 것도 없고 인간처럼 오래 사는 경우 수명이 정말 증가했는지를 알려면 상당히 오랜 시간이 걸린다) 보다 단순한 동물을 대상으로 우선 연구가 진행될 수밖에 없다. 이런 연구를 통해 포유류의 수명과 노화를 결정하는 유전자를 알 수 있다면, 인간의 오랜 꿈인 불로장생을 좀 더 현실에 가깝게 만들지도 모른다. 다만 유전자 조작을 통해서 실제로 무병장수할 수 있는 인간을 만들 수 있다고 해도 가까운 미래에 가능하지는 않을 것이다. 따라서 현재는 건강한 식습관과 운동을 통해서 최대한 건강하게 늙는 것이 가장 좋은 방법일 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

엄숭호 성균관대 화학고분자공학부 교수팀은 유전자 이상으로 발생하는 유전질환 치료에 활용할 수 있는 인공세포핵을 세계 최초로 개발하고, 나노생명과학분야 국제학술지 ‘스몰’ 온라인판 최신호에 발표했다. 이번 연구결과가 실제 다운증후군 같은 유전질환 치료로 연결될 수 있을지 주목된다. 연구팀은 자연 상태의 세포핵처럼 생체 외부에서도 단백질을 원활하게 합성할 수 있는 인공세포핵을 만들었다. 인공세포핵은 물기를 많이 머금고 있는 젤리 형태의 하이드로겔로 다량의 유전자를 함유하고 있다. 연구팀은 인공세포핵을 이용해 단백질을 합성할 경우 단백질 생성효율이 기존 mRNA를 사용하는 방식보다 100배 이상 높아지는 것을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

멍청한 사람을 비유할 때 흔히 ‘닭대가리’라는 표현을 쓴다. 이 표현은 닭의 지능이 사람보다 낮다는 사실을 내포한다. 실제 닭의 지능지수(IQ)는 5~10에 불과하다. 그렇다면 인간은 무엇 때문에 닭보다 높은 지능을 가질 수 있을까? 최근 캐나다 토론토대학 연구진은 사람이 수많은 척추동물 중 가장 큰 뇌를 가질 수 있었던 이유를 연구한 결과, 매우 작은 단백질 조각이 뇌세포를 만드는 뉴런의 진화를 자극한 것으로 보인다는 결론을 내렸다. 지금까지 도마뱀이나 개구리, 조류 등 일부 척추동물에 비해 포유류가 훨씬 더 뛰어난 두뇌를 가진 이유는 미스터리로 남아있었다. 비슷한 유전자를 공유하고 있음에도 불구하고 3억 5000만 년 전부터 포유류의 뇌는 타 척추동물에 비해 빠르게 진화했다. 연구진에 따르면 정답은 ‘선택적 이어맞추기’(alternative splicing, AS)라는 과정에 있다. 선택적 이어맞추기란 DNA로부터 단백질이 만들어지는 과정에서, 세포가 분열하며 유전자가 복사될 때 전령핵산(mRNA)에서 불필요한 부분을 제거하는 과정이다. 선택적 이어맞추기(AS) 과정을 통해 하나의 유전자에서 불필요한 부분이 제거되고 새롭고 다양한 mRNA(DNA의 유전 정보를 단백질에 변환하는 역할을 하는 매개체)가 만들어질 수 있다는 것. 선택적 이어맞추기 과정에서는 하나의 단일한 유전자에서 1개 이상의 단백질을 만들어낸다. 유전자의 능력에 따라 단백질의 개수는 더욱 늘어나고 다양해질 수 있다. 또 활발한 유전자 및 단백질 생성과정은 뇌에 직접적인 영향을 미치면서 사람과 닭 뇌의 형태학적(크기나 모양) 변화를 유발했다. 이러한 일련의 과정은 사람을 포함한 포유류가 닭이나 개구리 등 다른 척추동물보다 더 다양한 유전자를 가질 수 있게 한 계기가 됐다. 연구를 이끈 토론토대학의 벤자민 블렌코위 박사는 “이번 연구는 선택적 이어맞추기와 관련한 정보의 ‘방산의 일각’이라고 볼 수도 있다. 이 과정은 뇌뿐만 아니라 우리 몸 전반적인 것에 관여한다”면서 고 설명했다. 한편 이번 연구결과는 세게 최고권위의 과학저널인 사이언스(Science) 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

멍청한 사람을 비유할 때 흔히 ‘닭대가리’라는 표현을 쓴다. 이 표현은 닭의 지능이 사람보다 낮다는 사실을 내포한다. 실제 닭의 지능지수(IQ)는 5~10에 불과하다. 그렇다면 인간은 무엇 때문에 닭보다 높은 지능을 가질 수 있을까? 최근 캐나다 토론토대학 연구진은 사람이 수많은 척추동물 중 가장 큰 뇌를 가질 수 있었던 이유를 연구한 결과, 매우 작은 단백질 조각이 뇌세포를 만드는 뉴런의 진화를 자극한 것으로 보인다는 결론을 내렸다. 지금까지 도마뱀이나 개구리, 조류 등 일부 척추동물에 비해 포유류가 훨씬 더 뛰어난 두뇌를 가진 이유는 미스터리로 남아있었다. 비슷한 유전자를 공유하고 있음에도 불구하고 3억 5000만 년 전부터 포유류의 뇌는 타 척추동물에 비해 빠르게 진화했다. 연구진에 따르면 정답은 ‘선택적 이어맞추기’(alternative splicing, AS)라는 과정에 있다. 선택적 이어맞추기란 DNA로부터 단백질이 만들어지는 과정에서, 세포가 분열하며 유전자가 복사될 때 전령핵산(mRNA)에서 불필요한 부분을 제거하는 과정이다. 선택적 이어맞추기(AS) 과정을 통해 하나의 유전자에서 불필요한 부분이 제거되고 새롭고 다양한 mRNA(DNA의 유전 정보를 단백질에 변환하는 역할을 하는 매개체)가 만들어질 수 있다는 것. 선택적 이어맞추기 과정에서는 하나의 단일한 유전자에서 1개 이상의 단백질을 만들어낸다. 유전자의 능력에 따라 단백질의 개수는 더욱 늘어나고 다양해질 수 있다. 또 활발한 유전자 및 단백질 생성과정은 뇌에 직접적인 영향을 미치면서 사람과 닭 뇌의 형태학적(크기나 모양) 변화를 유발했다. 이러한 일련의 과정은 사람을 포함한 포유류가 닭이나 개구리 등 다른 척추동물보다 더 다양한 유전자를 가질 수 있게 한 계기가 됐다. 연구를 이끈 토론토대학의 벤자민 블렌코위 박사는 “이번 연구는 선택적 이어맞추기와 관련한 정보의 ‘방산의 일각’이라고 볼 수도 있다. 이 과정은 뇌뿐만 아니라 우리 몸 전반적인 것에 관여한다”면서 고 설명했다. 한편 이번 연구결과는 세게 최고권위의 과학저널인 사이언스(Science) 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

　국내 연구팀이 인간유도 만능줄기세포를 제작·배양하는데 성공했다. 당장 세포치료를 위한 임상에 적용이 가능한 것으로 평가돼 주목받고 있다. 　 　 차의과학대 의생명과학과 신경재생연구실 황동연 교수팀은 인간유도 만능줄기세포를 제작하거나, 유도만능 줄기세포 뿐 아니라 인간배아 줄기세포까지도 미분화를 유지하면서 대량 배양이 가능한 배지와 배양방법을 개발했다고 14일 밝혔다. 이 배지와 배양방법에는 동물유래 물질이 포함되지 않았다. 　 　연구팀은 이와 함께 이 배지를 이용해 염색체비삽입 방법(mRNA/miRNA transfection)으로 인간유도 만능줄기세포를 제작·배양하는 데도 성공했다. 황동연 교수는 “이렇게 제작된 인간유도 만능줄기세포는 염색체의 변형이 없고, 동물유래 물질의 오염 가능성이 없는 세포여서 임상 세포치료용으로 사용할 수 있다는 게 중요하다”고 설명했다. 　 　인간유도 만능줄기세포는 2007년 인간의 피부세포를 이용해 배아줄기세포와 유사한 형태로 처음 만들어졌다. 이 세포는 환자유래 자가세포여서 이후 장기이식을 할 때 면역문제를 해결해 줄 수 있는 대안으로 주목을 받았다. 　 　이에 따라 일본을 중심으로 유도만능 줄기세포를 이용한 세포치료제 개발 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 실제로 일본에서는 지난해 황반변성에 대한 임상시험 허가를 내줘 현재 임상시험이 진행 중이다. 일본에서는 파킨슨병과 척수 손상에 대한 임상시험도 준비 중인 것으로 알려졌다. 　 　이런 유도만능줄기세포가 세포치료제로 임상에 사용되기 위해서 해결해야 할 가장 큰 문제는 안전성이다. 이를 위해서는 염색체비삽입 방법을 이용해 역분화인자를 발현시켜 리프로그래밍 시켜야 한다. 아울러 생쥐 피더세포나 동물유래물질을 사용하지 않고 유도만능 줄기세포를 제작해 이를 장기간 배양할 수 있는 배지와 배양법 확립이 필수적인 과제로 꼽혀 왔다. 특히, 이종간 감염이나 면역반응을 야기할 가능성이 있는 동물세포나 동물유래물질을 배제한 배양법 개발은 반드시 풀어야 할 과제로 남아 있었다. 　 　이런 가운데 국내 연구팀은 인간의 소변에서 분리한 세포를 이용해 인간유도 만능줄기세포를 제작하는데 성공한 것이다. 이는 환자로부터 고통 없이 체세포를 얻을 수 있을 뿐 아니라 임상에 적용할 수 있는 유도만능세포를 제작하는 새로운 방법을 제시하고 있다는 점에서 중요한 진전이라는 게 의료계의 일반적인 평가다. 　 　연구팀은 인간유도 만능줄기세포의 제작 및 배양기술에 대한 특허출원을 마치고 기술 이전을 추진 중에 있다. 황동연 교수는 “이번 연구 결과, 유도만능 줄기세포 및 인간배아 줄기세포를 이용한 세포치료제의 임상적 이용에 한발 더 다가서는 계기가 마련됐다”고 의미를 부여했다. 이 연구결과는 국제 조직공학 및 재생의학 전문학술지 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials)’ 9월호에 게재될 예정이다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

김윤기 고려대 생명과학부 교수는 “비만의 원인이 되는 체내 지방세포 분화를 조절하는 메신저 RNA(mRNA)의 작용원리를 밝혀내 원천적으로 비만을 막을 수 있는 가능성을 확인했다.”고 17일 밝혔다. 연구결과는 생명과학 분야 권위지 ‘몰레큘러 셀’(분자세포) 최신호에 게재됐다.

고려대 생명과학대 김윤기 교수 연구팀이 유전병과 암에 대한 새로운 치료법을 개발할 수 있는 가능성을 열었다.김 교수는 16일 분자생물학 분야의 대표 학술지 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell)’에 발표되는 논문을 통해 세포에서 생기는 비정상적인 ‘전령 리보핵산(mRNA)’을 세포 안에서 인식해 제거하는 메커니즘인 ‘난센스-매개 전사체 붕괴(NMD·No nsense-mediated mRNA decay)’의 작용원리를 분자세포 수준에서 규명하는 데 성공했다. 김민희기자 haru@seoul.co.kr

미국 스탠퍼드대 앤드루 Z 파이어(47) 교수와 매사추세츠 의대 크레이그 C 멜로(46) 교수가 유전정보의 전달과 통제에 대한 연구로 올해 노벨 생리의학상 공동수상자로 선정됐다고 스웨덴 카롤린스카 의대 노벨위원회가 2일 발표했다. 위원회는 파이어와 멜로 교수가 두 가닥으로 이뤄진 이중나선 RNA에 의해 유전자 발현이 억제되는 `RNA 간섭´ 현상을 발견했다고 수상 업적을 소개했다. 파이어와 멜로에게는 1000만스웨덴크로네(약 13억원)의 상금이 수여되며 시상식은 노벨의 기일인 12월10일 스웨덴 스톡홀름에서 열린다. 멜로와 파이어 교수에게 노벨 생리·의학상을 안긴 `RNA 간섭현상(RNAi)´은 한마디로 기존의 유전자 조절 메커니즘으로는 얻을 수 없었던 유전자 조절방식을 찾아냈다는 점에서 획기적인 성과로 평가받고 있다. RNA(리보핵산)는 지금까지 DNA가 유전정보를 근거로 단백질을 만드는 과정에 활용되는 중간자 정도로 여겼지만 2000년대 초부터 RNA가 단백질 발현 과정에서 세포의 기능을 총괄한다는 사실이 드러나면서 연구가 급진전됐다. 특히 이중에서도 단백질 합성에 관여하는 `RNA 간섭현상´은 암(癌)과 유전질환 치료에 응용이 가능한 것으로 알려지면서 생명공학에서 가장 주목받는 분야로 부상했다. RNA 간섭현상은 이중 나선구조의 RNA가 `스몰 RNA(sRNA)´로 바뀐 뒤 세포 내의 메신저 RNA(mRNA)를 절단, 분해시키는 과정을 이른다. 즉 이중 나선구조의 RNA가 특정한 형태의 유전자로 발현되지 못하도록 막는 한 과정인 것이다. 다시 말해 세포 안에서 특정 유전자의 단백질 합성을 막는 역할을 하는 셈이다. RNA 간섭현상은 1998년 파이어, 멜로 박사팀이 꼬마선충에서 처음 발견한 뒤 2001년에는 투슐 박사팀에 의해 인간세포에서도 RNA 간섭현상이 나타난다는 보고가 나왔다. 이때부터 RNA 간섭현상은 유전자 기능을 연구하기 위한 방법으로 일반화되기 시작했다.RNA 간섭현상을 이용한 연구는 크게 두 가지로 나뉜다. 첫째는 기능을 모르는 유전자를 억제하고 나서 세포의 변화를 관찰하는 용도이고, 또 하나는 질병의 발병에 관련하는 유전자를 억제한 뒤 유전자치료 등에 응용하는 것이다. 서울대 김빛내리 교수는 “신약 개발과 유전자 치료법 개발 과정에서 이 연구 성과가 폭넓게 활용될 수 있다.”고 의미를 부여했으며, 김희진 삼성서울병원 진단검사의학과 교수는 “암 등 다양한 인간질환의 새로운 질병기전을 밝히는 데도 큰 도움을 준 연구 업적”이라고 말했다.심재억 박정경기자 jeshim@seoul.co.kr

세포핵 내 유전자의 위치를 판독해 유전적 질병을 보다 과학적으로 설명할 수 있다는 돌파구가 마련됐다. 과학기술부는 12일 한국파스퇴르연구소가 유전 정보를 둘러싼 기초적 세포기능을 해독하는 연구 결과를 국제 과학저널인 네이처에 발표(6월8일자)했다고 밝혔다. 지금까지 질병을 일으키는 유전자 조절작용은 DNA 염기서열로만 결정된다고 알려졌다. 한국파스퇴르연구소의 울프 네바스 소장과 어거스트 제노베시오 박사팀은 최첨단 디지털 현미경 기술을 이용, 살아있는 세포의 유전자 활성화 과정을 추적했다. 이 과정에서 연구팀은 유전자가 활성화되면 세포의 핵막 주변에 근접하게 되고,mRNA(유전암호를 그대로 해독해 만들어지는 RNA의 종류)를 위한 배출구를 만들어낸다는 사실을 학인했다. 이는 지난 99년 노벨상 수상자인 귄터 블로벨 박사가 20년 전 세운 가설을 실제로 증명한 것이다. 연구팀은 더 나아가 유전자의 공간 위치를 변화시키는 분자요소들이 유전자 활성화를 담당하는 단백질과 동일하다는 사실도 밝혔다. 연구팀은 “유전자의 공간적인 위치가 유전적 질병들과 밀접한 관련이 있음을 보여준다.”고 설명했다. 한국파스퇴르연구소는 동북아R&D허브사업의 일환으로 과학기술부와 프랑스 파스퇴르연구소간의 협력으로 지난 2004년 설립됐다.이영표기자 tomcat@seoul.co.kr

한국인 과학자 2명의 연구논문이 세계 최고 수준의 과학저널인 ‘셀’(Cell)지에 나란히 실렸다. 서울대 약대 김성훈 교수팀은 동물실험을 통해 세포 내에서 단백질을 만드는 데 관여하는 ‘p18’ 유전자가 암을 억제하는 기능을 한다는 사실을 세계 처음으로 입증했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 이날 셀지에 게재됐다. 연구팀은 p18 단백질의 기능을 밝히기 위해 이 단백질을 만드는 유전자를 완전히 손상시킨 쥐와 절반만 손상시킨 쥐의 수정란을 만들었다. 관찰 결과 p18이 완전히 손상된 쥐들은 배아 상태에서 죽었다. 반면 반만 손상된 쥐들의 경우 절반가량은 태아 상태에서 죽었지만, 나머지 절반은 아무런 이상 없이 자라다 1년6개월이 지난 뒤 백혈병을 비롯한 암이 발생했다. 셀지에는 또 잘못된 단백질 정보를 전달해 질병을 유발하는 비정상적 마이크로RNA(mRNA)를 제거할 수 있는 단서를 찾아낸 미국 로체스터대학 김윤기 박사의 연구논문도 함께 소개됐다. 장세훈기자 shjang@seoul.co.kr

한방 약제를 이용해 제2형 당뇨병의 인슐린 저항성을 개선할 수 있다는 연구 결과가 제시됐다.한의사들로 구성된 당뇨병 연구단체인 ‘한방 당뇨연구회’는 지난 2002년부터 동국대의대 생화학교실 이완 교수팀과 공동으로 한방 약제를 이용해 동물 임상시험을 실시한 결과,제2형 당뇨병(인슐린 비의존성 당뇨병)의 원인 가운데 하나인 ‘인슐린 저항성’을 개선시키는 효과를 확인했다고 최근 밝혔다. 연구팀은 실험용 쥐를 당뇨비만군과 비만군으로 나눠 32주 동안 한방 약제를 투여한 결과 일반 사료만 먹인 당뇨비만 쥐의 경우 세포로 당을 운반해 체내 혈당량을 줄여주는 지방세포내 당운반체(GLUT4 mRNA)가 거의 관찰되지 않았으나,한방 약제를 계속 투여한 당뇨비만 쥐의 당운반체가 정상 쥐와 같은 수준으로 회복된 사실을 확인했다. 연구팀은 이 시험 결과를 토대로 투약을 중단했을 때 발생할 수 있는 재발 및 인슐린 작용에 관한 2차 전임상시험을 진행중이며,결과를 해외 학술지에 게재할 계획이다. 인슐린 저항성이란 인슐린은 정상 분비되지만 혈당 수치가 낮아지지 않는 현상으로,혈액 내 포도당을 세포로 운반하는 기능을 하는 당운반체의 수가 적을 때 일어난다. 연구팀 최유행 박사는 “동물 임상시험에서의 성과로 보아 당뇨병 환자의 인체에서도 유사한 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대하고 있다.”고 말했다.˝

알코올의 남용이 성인의 생식기 내분비 기능을 떨어뜨린다는 사실이 유전자수준에서 규명됐다. 특히 사춘기 청소년이 알코올을 남용할 경우 성숙에 장애요인으로 작용하고,생식주기 이상을 가져 오는 것으로 밝혀졌다. 경상대 의과대학 최완성(崔完成·사진) 교수 연구팀은 전남대 호르몬연구센터와 국가지정 연구사업으로 공동실시한 ‘신경전달물질이 생식내분비계의발생에 미치는 영향’에 관한 연구에서 알코올 남용이 나타내는 생식 및 신경 내분비 계통의 변화를 초래하는 원인을 찾고 작용 메커니즘을 밝혔다. 최 박사팀의 연구에 따르면 알코올은 일차적으로 생식기능을 조절하는 중추신경계의 호르몬인 시상하부의 생식선 자극호르몬을 낮추고,궁극적으로 생식소에서의 스테로이드 호르몬 합성인자인 ‘StAR mRNA’를 감소시켜 성호르몬의 합성과 분비를 저하시킨다는 것이다.실제로 성숙한 흰쥐 수컷에 에탄올을장기간 주사하면 시상하부에서 생식선 자극호르몬의 유전자 발현이 감소했다. 연구팀은 또 미성숙한 흰쥐의 암컷에 대한 실험을 통해 청소년기의 알코올남용이 생식 내분비계의 발달과 성숙에 큰 장애를 일으킨다는 사실도 구체적으로 검증했다. 함혜리기자 lotus@