과연 노벨상 후보....코로나19

"과연 노벨상 후보…김빛내리 코로나19 치료제 열쇠 찾았다" 

바이러스가 숙주세포에서 만드는 RNA 해독

실제로 단백질 만드는 유전자 위치 찾아내

바이러스의 변형 과정도 추적할 단서 확보

국내 과학계에서 노벨상 수상자 후보로 꼽히는 김빛내리(51) 서울대 생명과학부 교수가 이끄는 공동 연구팀이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 RNA 전사체를 세계 최초로 분석해 내는 성과를 올렸다. 향후 코로나 바이러스의 고정밀 진단시약과 치료제 개발에 결정적 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

연구진은 질병관리본부 국립보건연구원에서 숙주세포에 배양한 코로나 바이러스를 받아 사람에게 감염되지 못하게 독성을 없앤 다음, 코로나 바이러스가 숙주 세포에서 만드는 유전물질인 RNA를 모두 분석했다. 이 분석을 통해 바이러스 유전자의 정확한 위치를 찾아내는 한편, RNA에 화학적 변형이 최소 41곳에 일어났음을 발견했다.

코로나 바이러스는 DNA가 아니라 RNA 형태의 유전자를 갖고 있다. 바이러스는 유전정보를 가진 RNA와 이를 감싸고 있는 단백질 껍질로 구성된다. 바이러스는 숙주세포에 침투해 자신의 RNA를 그대로 복제하는 한편, 원래 RNA 중에서 바이러스의 돌기(스파이크), 외피 등의 단백질을 만들 하위유전체 RNA를 따로 생산(전사)한다. 말하자면 가장 중요한 설계도의 복제본을 만드는 한편, 설계도 일부를 복사해 필요한 부품을 만드는 식이다. 이 하위유전체가 만든 단백질들이 복제된 전체 RNA와 함께 숙주세포 안에서 조립돼 새로운 바이러스가 된다. 이렇게 숙주세포 안에서 생산된 RNA의 총합을 ‘전사체(transcriptome)’라 한다. 연구진은 이번에 전사체 유전자 지도를 완성했다.

지금까지 과학자들은 코로나 바이러스가 가진 RNA만 해독했다. 반면 이번에 국내 연구진은 코로나 바이러스가 숙주세포에 들어가 증식하면서 복사한 RNA와 바이러스 구성요소를 만들 때 생산한 하위유전체RNA까지 모두 해독했다. 이를 통해 RNA에 실제로 단백질을 만드는 기능을 가진 유전자들이 어디에 있는지 정확하게 알 수 있었다. 기존에는 하위유전체RNA 10개가 있다고 알려져 있었지만, 이번 실험으로 그중 9개의 하위유전체RNA만 실제로 존재하는 것도 확인했다. 또 융합, 삭제 등 다양한 형태의 하위유전체 RNA 재조합도 빈번하게 일어남을 확인했다.

연구진은 특히 바이러스 RNA에서 메틸화와 같은 화학적 변형을 발견했다. 유전자는 환경 변화에 따라 메틸기가 붙으면서 유전자 기능이 달라진다. 선천적으로 물려받은 유전자가 후천적으로 바뀌는 셈이다. 변형된 RNA들은 기존에 알려지지 않은 새로운 특성을 가질 수 있으므로, 코로나 바이러스가 환경에 맞춰 다른 형태로 진화하는 과정을 이해하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 김빛내리 단장은 “RNA의 화학적 변형은 바이러스의 생존, 면역 반응과 관련이 있을 것으로 보인다”며 “RNA 변형은 바이러스 치료제를 개발할 때 새롭게 표적으로 삼을만한 후보군”이라고 말했다.

김빛내리 단장은 우리나라 과학계를 대표하는 과학자이다. 지난해 한국연구재단이 발표한 ‘노벨상에 근접한 한국인 과학자 17명’에도 포함됐다. 연구재단은 논문 피인용 수 등 연구 성과를 바탕으로 김빛내리 단장(생리의학)과 김필립 하버드대 교수(물리학), 박남규 성균관대 교수(화학) 등을 노벨상 후보자에 근접한 연구자로 꼽은 '노벨과학상 종합분석보고서'를 내놨다. 2015년 ‘여성과학계의 노벨상’이라 불리는 로레알-유네스코 세계여성과학자상을 받았다. 국내에서는 젊은 과학자상, 호암상, 최고과학기술인상을 줄줄이 받았다.

김 교수는 지난 2011년에 유전질환 치료 RNA의 비밀을 풀기도 하였다. 유전질환을 치료하기 위해 인공 마이크로RNA를 만들 수 있는 이론적 토대를 마련해 주기 때문이라는 것이다. 예를 들어 어떤 유전자가 강하게 활동해 일어나는 질환이 있다면 그 유전자를 억제하는 마이크로RNA를 설계해 세포에 넣어 치료할 수 있다고 김 교수는 설명했다.

◆마이크로RNA = 21~23개의 염기가 한 가닥으로 연결된 구조. 세포 하나에 약 200종 500여 개가 존재한다. 단백질을 만드는 메신저RNA의 기능을 조절함으로써 생물체의 성장·노화·사멸 등 대부분의 생명현상에 관여한다.

김빛내리 단장은 "새로 발견한 RNA들이 바이러스 복제와 숙주의 면역 반응을 조절하는 단백질로 작용하는지 확인해볼 필요가 있다. 또 RNA의 화학적 변형은 바이러스 생존 및 면역 반응과 관련이 있을 것으로 보인다"며 "이 RNA들과 RNA 변형은 바이러스 치료제를 개발할 때 새롭게 표적으로 삼을만한 후보군"이라고 말했다. 

이어 그는 "이번에 사스코로나바이러스-2 각 전사체의 정량을 정확하게 파악했다. 이를 토대로 진단용 유전자증폭기술(PCR)을 개선할 수 있을 것"이라며 "사스코로나바이러스-2 유전자에 대한 풍부한 정보와 세밀한 지도를 제시함으로써 바이러스의 증식원리를 이해하고 새로운 치료전략을 개발하는 데 기여할 것"이라고 말했다. 

https://news.joins.com/article/23751325

과연 노벨상 후보…김빛내리 코로나19 치료제 열쇠 찾았다

국내 과학계에서 노벨상 수상자 후보로 꼽힌다.

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[출처] 과연 노벨상 후보…김빛내리 코로나19 치료제 열쇠 찾았다 |작성자 현우선생 손 상 철