세 편의 연구, mRNA 조절·수송·백업 유전자 활성화 메커니즘 규명
새로운 연구들은 mRNA 조각이 백업 유전자를 활성화하고, RISC 조립이 표적 mRNA를 활용하며, Rrm4가 균류에서 mRNA를 수송하는 방식을 보여주며 새로운 치료 접근법을 제시한다.
세 편의 새로운 연구는 메신저 RNA(mRNA) 조절의 서로 다른 층위를 조명하여, 세포가 유전자 침묵 복합체를 조립하고 mRNA를 세포 내에서 수송하며, 결함 있는 메시지가 파괴될 때 백업 유전자를 활성화하는 방식을 보여준다.
Science에 게재된 연구에서 화이트헤드 연구소(Whitehead Institute) 연구진은 결함 mRNA가 분해될 때 세포가 보상 반응을 조정하는 방식을 규명했다. MIT 생물학 교수이자 하워드 휴즈 의학연구소(HHMI) 연구원인 조너선 와이스먼(Jonathan Weissman)이 이끄는 팀은 mRNA 분해 후 남는 작은 RNA 조각에 '주소' 역할을 하는 서열이 포함되어 있어, 동일한 서열을 공유하는 관련 백업 유전자로 단백질 ILF3를 안내한다는 사실을 발견했다. 연구진은 유전자를 하나씩 체계적으로 끄는 방식으로 ILF3를 동정했다. ILF3를 암호화하는 유전자가 꺼지면 세포는 더 이상 백업 유전자를 활성화할 수 없었다. 이 서열에 돌연변이를 도입하면 보상 반응이 감소했다. 이 발견은 관련 유전자의 활성을 높여 특정 유전질환의 증상을 완화할 수 있는 치료 가능성을 제시한다. 이 연구는 El-Brolosy et al., Science, 2026;391(6786):eaea1272로 인용된다.
Molecular Cell에 게재된 별도의 연구는 특정 단백질이 RNA 유도 침묵 복합체(RISC)의 단계적 조립을 어떻게 관리하는지 처음으로 설명한다. 화학·생화학 교수인 고타로 나카니시(Kotaro Nakanishi)가 이끄는 오하이오주립대학교 연구진은 생화학 분석과 극저온 전자현미경을 사용해 Argonaute2를 모델로 삼았다. 연구진은 4단계 과정을 확인했다: Argonaute2가 이중 가닥 RNA를 탑재하고, 한 가닥을 가이드로 선택하며, 이중 나선을 풀고, 패신저 가닥을 방출한다. 이 방출 과정에서 표적 mRNA가 패신저 가닥을 내보내는 것을 돕는 놀라운 역할이 드러났으며, 연구진은 이 단계를 TAPE(target-assisted passenger ejection)라고 명명했다. 저자들은 mRNA가 전구체 RISC에 결합해 RISC 성숙 동안 패신저 제거를 촉진할 수 있다고 썼다. 이번 발견은 치료용 siRNA와 절단 유도 초소형 RNA(cityRNA)를 설계하거나 최적화하기 위한 견고한 구조적 기반을 제공한다. 이 연구는 미국 국립보건원(NIH)과 오하이오주립대 RNA 생물학 센터의 지원을 받았다.
Nucleic Acids Research에 게재된 세 번째 연구는 곰팡이 병원체 Ustilago maydis의 세포 내에서 메신저 RNA가 능동적으로 수송되는 방식을 보여준다. 하인리히 하이네 뒤셀도르프 대학교 연구진은 여러 RNA 인식 모티프(RRM)를 가진 수송 단백질 Rrm4가 mRNA 화물을 미세소관을 따라 이동하는 엔도좀에 연결한다는 사실을 발견했다. 연구진은 iCLIP2 기법을 사용해 mRNA가 Rrm4의 개별 RRM에 의해 인식되는 특정 '우편번호(zip code)'를 지니고 있음을 보여주었다. 세 개의 RRM은 각각 특화된 기능을 수행한다: 하나는 안정적인 mRNA 결합을 매개하고, 나머지는 mRNA 안정성과 분해 동역학을 조절한다. 개별 RRM의 스위치오프 돌연변이는 mRNA 수송을 교란해 곰팡이 성장을 손상시키고 세포 극성을 상실시켰다. 이 연구는 또한 핵, 엔도좀 수송계, 미토콘드리아를 연결하는 통신 축을 밝혀냈으며, 미토콘드리아 단백질을 암호화하는 mRNA에 특히 주목했다. 뷔르츠부르크 대학교의 전산 협력 연구진은 수백만 개의 RNA-단백질 결합 이벤트를 해독했다. 이 연구는 하인리히 하이네 대학교의 협력 연구 센터 CRC 1535 MibiNet의 일환이다.