'교과서 뒤집어'…RNA도 인산 골격 변형 첫 확인

RNA 분자도 염기나 리보스뿐 아니라 인산 골격이 화학적으로 변형될 수 있다는 사실이 처음으로 확인됐다.

17일(현지시간) 바이오온(BioOn)에 따르면 이스라엘 바이츠만과학연구소 슈라가 슈바르츠 교수팀은 RNA의 인산 골격에 자연적으로 존재하는 티오인산(PS) 변형을 발견한 연구 결과를 국제학술지 '셀(Cell)'에 발표했다.

RNA에는 150종이 넘는 화학 변형이 알려져 있지만 대부분 염기나 리보스에서 일어난다. 인산 골격은 변형이 일어나지 않는 영역으로 여겨져 왔다.

PS 변형은 인산기의 산소 하나를 황으로 바꾸는 방식이다. RNA 치료제에서 핵산분해효소에 대한 저항성을 높여 안정성을 확보하는 데 널리 쓰인다.

연구팀은 염기서열 분석과 질량 분석을 결합해 단일 뉴클레오타이드 수준에서 RNA의 PS 변형을 검출하는 방법을 개발했다. 이를 통해 여러 고세균의 리보솜RNA(rRNA)와 운반RNA(tRNA)에서 PS 변형 위치를 안정적으로 확인했다.

이 변형은 고정된 것이 아니라 환경의 황 농도와 온도에 따라 달라졌다. 연구팀은 고세균이 극한 환경에 적응하는 조절 수단일 가능성이 있다고 추정했다.

연구팀은 PS 변형을 일으키는 효소군도 찾아냈다. 이 효소들은 tRNA 또는 rRNA를 선택적으로 변형했고, 효소의 유무는 PS 분포와 일치했다.

이 효소를 제거하자 고세균이 죽거나 온도에 민감해졌다. tRNA의 PS 변형은 tRNA 안정성을 높이는 것으로 나타나 변형이 우연이 아니라 생리적 기능을 지닌다는 점이 확인됐다.

이번 발견은 자연 RNA도 인산 골격에서 변형될 수 있음을 처음 입증해 RNA 변형의 화학적 범위를 넓혔다. 다만 현재까지 확인된 것은 고세균에 한정되며 진핵생물과 인간에서의 존재 여부는 아직 규명되지 않았다.

연구팀은 PS 변형이 RNA 치료에서 이미 성숙한 기술인 만큼 고세균 효소가 입체특이적 변형 도구로 활용돼 더 효율적이고 정밀한 RNA 의약품 합성법 개발에 도움이 될 수 있다고 내다봤다.