국내 연구진, 줄기세포 단백질 생산 조절 원리 세계 첫 규명

김빛내리 서울대 교수, 줄기세포 제어·대사질환 치료법 개발 실마리 찾아

아주경제 강규혁 기자=줄기세포의 단백질 생산을 조절하는 원리가 국내 연구진에 의해 세계 최초로 규명됐다.

24일 교육과학기술부는 김빛내리 서울대 교수와 장혜식 박사과정생이 공동 제1저자로 참여한 이번 연구 결과가 세계 최고 권위의 생명과학 전문지 'Cell지 온라인 속보(10월 25일자)'에 발표됐다고 밝혔다.

김 교수는 2주만에 Cell지에 2편의 연구결과를 연속 게재하게 됐다.

특히 이번 연구는 마이크로 RNA를 조절해 줄기세포의 성질을 간접적으로 유지하는 것으로 알려진 단백질(LIN28, 린28)의 기존 기능과는 전혀 다른 새로운 기능을 규명한 성과여서 의미가 크다.

린28 단백질은 줄기세포 치료의 핵심 기술인 유도만능주기세포(iPS Cell) 생산에 사용되는 것으로 알려져 있다.

6년 전에 개발된 유도만능줄기세포는 배아줄기세포와 비슷한 수준의 분화능력을 지니고 있으면서도 수정란이나 난자를 사용하지 않아 윤리문제에서도 비교적 자유로운 것이 특징이다.

김 교수 연구팀은 마이크로 RNA를 조절해 줄기세포의 성질을 간접적으로 유지하는 기존의 린28 기능 이외에 추가적인 기능에 대한 단서를 확인했다.

이를 위해 살아있는 줄기세포에 강한 자외선을 쬐어서 단백질과 RNA를 엉겨 붙게 한 다음, 이 RNA에 담긴 정보를 분석기(차세대서열분석기)로 총 58기가베이스를 읽어내, 린28이 붙어 조절하는 RNA 전체를 일괄적으로 조사했다.

'클립시크(CLIP-seq)'라고 부르는 이 기술을 사용하면 세포에 있는 모든 린28 단백질 주변의 RNA를 한꺼번에 사진을 찍듯 볼 수 있어 상호작용 전체 지도를 그릴 수 있다.

이번 실험을 통해 김 교수팀은 린28이 조면소포체에서 일어나는 단백질 생산 전체를 조절한다는 것을 알아냈다.

또 세포 전체 단백질의 생산 속도를 관찰할 수 있는 리보솜 흔적 조사법을 활용해, 린28이 실제로 조면소포체에서 생산하는 단백질 모두를 억제한다는 사실도 밝혀냈다.

이와 함께 린28이 배아의 초기 발달 과정에서 세포 전체의 균형을 조절한다는 사실을 규명했다.

연구팀은 린28이 조면소포체 단백질의 생산을 줄여 이 에너지를 세포의 양적 성장에 집중시키고, 세포 간의 의사소통도 줄여서 성체 세포로 발달하는 시기를 충분히 늦추는 역할을 할 수 있을 것이라고 설명했다.

김 교수는 "줄기세포의 정상적인 발달과 당(糖) 대사 및 사춘기 시기 조절 등에 관여하는 린28 단백질의 알려지지 않은 직접적인 조절 원리를 밝혀내 향후 줄기세포의 유도와 관련한 질병의 치료 기술 개발에 새로운 실마리를 제공했다"며 “간암·난소암 등 여러 종류의 암 발생과 전이에서도 자주 발견되는 린28 단백질의 이상 조절에 대처할 수 있는 새로운 치료법 개발에도 가능성을 열었다" 고 말했다.