김빛내리 교수, 키크는 유전자 밝혀내
생명과학부 김빛내리 교수 연구팀이 신체 성장을 조절하는 마이크로RNA와 그 표적유전자를 발견하였다. 이것은 마이크로RNA와 그 표적유전자가 인슐린 신호를 제어하여, 세포의 성장과 대사를 조절한다는 사실을 증명한 것이다.
지금까지 학계가 신체의 크기와 발육기 성장의 조절 방법에 대해 정확한 메커니즘을 밝히지 못한 상태에서, 김빛내리 교수 연구팀의 이번 연구는 초파리와 사람 세포주를 이용하여, 마이크로RNA가 바로 신체의 성장을 조절할 수 있다는 사실을 밝힌 것이다.
이번 연구 결과는 세계 최고의 권위 있는 과학저널인 ’셀(Cell)‘지 12월 11일(금)자에 게재됐다.
김빛내리 교수 연구팀은 초파리의 마이크로RNA 중 하나인 miR-8(인간은 miR-200에 해당)이 없어질 경우, 난쟁이 초파리가 되는 것을 확인하고, 이 마이크로RNA가 초파리 유년기 시절에 지방세포에서 인슐린 신호 전달을 촉진시켜 신체 성장을 조절한다는 사실을 발견하였다.
또한 이 마이크로RNA는 USH라는 표적유전자(인간은 FOG2라는 유전자에 해당)를 제어하여, 기존에 알려지지 않은 새로운 방식으로 인슐린 신호전달을 조절한다는 사실도 밝혀냈다. 더 나아가, 마이크로RNA를 통한 조절 작용이 사람의 세포에도 그대로 적용될 수 있음을 확인하였다.
김빛내리 교수팀은 이번 연구에서 마이크로RNA의 표적유전자들 중에서 중요한 것들은 진화적으로 보존되어 있을 것이라고 가정하고, 초파리와 사람에게서 공통적으로 발견되는 마이크로RNA인 miR-8(사람은 miR-200에 해당)의 표적유전자들 중 보존된 유전자들을 집중 연구하여, 중요한 생리기능을 가진 표적유전자를 찾았다.
마이크로RNA는 특정 유전자의 발현을 선택적으로 억제하여 정상적인 발생이 이루어지도록 돕는다. 마이크로RNA가 유전자의 발현을 억제하는 것은 그 RNA 염기서열에 의해 결정되는데, 상보적인 염기 결합이 가능한 유전자들을 표적하여 그들의 발현을 억제한다. 그러므로 마이크로RNA의 기능을 알기 위해서는 마이크로RNA의 표적유전자를 찾아야만 한다.
그러나 지금까지 마이크로RNA의 표적유전자를 찾기 위해서 활용된 생물정보학적 예측법은 정확도가 떨어져 표적유전자를 찾는데 어려움이 많았다.
이번 연구에서 연구팀은 miR-8과 USH는 초파리에서 인슐린 신호전달을 조절함으로써 신체의 크기를 변화시킬 수 있다는 중요한 생리기능을 밝혔다.
또한 이러한 인슐린 신호전달과 세포생장을 조절하는 기능은 인간의 miR-200과 그 표적유전자인 FOG2에서도 보존되어 있다는 사실도 확인하였다. 또한 FOG2가 구체적으로 어떻게 인슐린 신호전달을 조절하는지도 밝혀냈다.
김빛내리 교수팀은 이번 연구에서 인슐린 신호전달을 조절하는 새로운 유전자들을 찾아내, 향후 당뇨병과 암 등 질병 연구에 중요한 단서를 제공하였다.
인슐린 신호전달은 생명체에서 매우 중요한 기능을 한다. 동물이 성장하는 과정에서 신체 크기를 조절할 뿐만 아니라, 성체가 된 후에도 신체의 각종 물질대사를 조절하고 지방 축적량을 제어하는 데에도 밀접하게 관련된다. 인슐린 신호전달에 문제가 생기면, 많은 종류의 병을 유발하게 되는데, 그 대표적인 예가 바로 당뇨병과 암이다. 또한 인슐린 신호가 노화 과정을 조절한다는 연구 결과도 보고된 바 있다.
이번 연구를 주도한 김빛내리 교수는 “인슐린 신호 전달은 발생 과정에서도 중요할 뿐만 아니라, 암, 당뇨, 노화 등과도 밀접한 관련이 있다는 기존의 연구결과를 종합해 볼 때, 이번 연구는 마이크로RNA와 인간의 질병과의 연관성을 밝히고, 그 치료제를 개발할 수 있는 가능성을 열었다”고 연구 의의를 밝혔다.
2009. 12. 14
서울대학교 홍보부