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국내 연구진이 DNA 속 유전정보가 메신저RNA(mRNA)로 복사되는 첫 단계를 초저온전자현미경으로 정밀 관찰했음. 유전질환의 주요 원인이 유전정보 복사과정의 오류인 만큼 본 연구가 치료제 개발에 기여할 전망임.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 전성훈 연구장비운영부 박사 연구팀이 연세대, 펜실베이니아대 등과 함께 ‘전사 복합제’의 3차원 구조와 이것이 ‘전사’ 과정을 유도하는 원리를 규명했다고 21일 밝혔음.

생명 유지를 위해서는 몸속에서 각각의 기능을 수행하는 단백질이 만들어져야 함. 각각의 단백질은 DNA에 저장된 유전정보를 설계도 삼아 만들어짐. 전사 복합체가 DNA와 결합해 그속의 유전정보를 베껴쓰는 전사 과정을 통해 유전정보를 복사하면, 복사된 유전정보를 담은 메신저RNA(mRNA)가 만들어짐. mRNA는 이 유전정보를 설계도 삼아 새로운 단백질을 만듦. 최근 글로벌 제약사 화이자와 모더나가 개발 중인 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) mRNA 백신도 몸속에서 바이러스 항원 단백질을 만들어 면역 항체 형성을 유도할 수 있는 특정 mRNA가 주성분을 이룸.

그간 관측장비를 이용해 전사 과정이 일부 관찰돼왔지만 정밀도에 한계가 있었음. 연구팀은 인간의 먼 생물학적 조상인 고세균도 인간과 비슷한 전사 과정을 가진다는 사실에 착안, 고세균의 전사 과정을 대신 관찰했음. 고세균이 인간보다 유전자가 단순한 만큼 정밀도가 낮아도 전사 과정을 더 쉽게 들여다볼 수 있기 때문임.

연구팀은 초저온전자현미경을 통해 전사 복합체 속에서 ‘집게’ 등의 역할을 하는 구조를 찾고, 이것으로 이중나선 모양으로 꼬여있는 DNA를 풀어 전사를 시작한다는 사실을 밝혀냈음.

전 박사는 "많은 유전 질환들이 대부분 전사 과정 초기에 오류가 생겨 발병한다"며 "전자 복합체와 전사 과정을 분자 수준에서 이해함으로써 유전 질환 치료제 개발에 기여할 것"이라고 말했음.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ 지에 게재됨