서울의대 교수팀 생물학 중대 발견…"RNA 염기변이 따로 있다"
사람의 유전정보가 모두 DNA(유전자)에 담겨 있다는 생물학의 `중심원리(central dogma)'를 송두리째 바꿀 수 있는 중대 발견이 국내 연구진에 의해 처음으로 보고됐다.
서울대학교 의과대학 유전체의학연구소(소장 서정선 교수)는 ㈜마크로젠과 공동으로 2008년부터 추진 중인 `아시아인 유전체 다양성 프로젝트'를 통해 한국인 18명의 DNA와 RNA를 동시 분석한 결과, DNA에는 존재하지 않는 RNA 고유의 자체 염기서열 변이가 대규모로 존재함을 처음 확인했다고 4일 밝혔다.
이 연구성과를 담은 논문은 유전학 분야의 세계적 학술지인 `네이처 제네틱스(Nature Genetics)'에 이날 게재됐다.
무엇보다 이번 연구에서 주목해야 할 것은 RNA 자체에도 대규모 염기서열 변이 가 따로 있다는 점이다.
지금까지 생물학에서는 생명 현상을 주관하는 모든 설계도가 DNA에 있고 이것이 RNA를 통해 단백질로 구현된다는 `중심이론'을 지지해왔다. 즉 세포 내 대부분의 생명 현상은 단백질을 통해 이뤄지는데, 이 단백질을 어떻게 만드는가 하는 설계도는 핵 속의 DNA에 저장돼 있고, RNA는 DNA 설계도 원본 중 특정한 단백질을 만들기 위해 일부분만 복사한 `복사본'에 해당한다는 게 중심이론의 골자다.
이중 DNA에서 RNA로 정보가 복사되는 과정을 전사(transcription)라고 하며, RNA의 정보에 따라 단백질이 만들어지는 과정을 번역(translation)이라고 한다. 중심이론대로라면 생명정보가 DNA에서 RNA, 다시 RNA에서 단백질로 전달되는 셈이다.
그러나 이번 연구결과를 보면 DNA의 염기서열이 RNA로 똑같이 전사되는 게 아니라, 전사되는 과정에서 염기가 바뀜으로써 DNA에 없던 변이가 RNA에 새롭게 생기는 현상이 광범위하게 존재하는 것으로 분석됐다.
기존 연구에서도 이런 `변이의 존재'가 일부 보고된 적은 있지만, 모든 염기로 의 변환이 다 가능하고, 이런 자리가 최소 1천800개 이상 존재한다는 사실은 이번 연구를 통해 처음 확인됐다.
또 RNA 서열분석을 통해 상동염색체에 존재하는 한 쌍의 유전자 중 어느 한쪽이 우선적으로 발현되는 `비대칭 발현'이나 기존 유전자 데이터베이스(DB)와 비교해도 전혀 겹치지 않는 새로운 유전자 후보, 남녀에 따라 유전자 발현이 달라지는 X염색체 상의 유전자 등도 연구팀이 새롭게 발견해낸 것들이다.
서정선 교수는 "지금까지는 DNA의 특정 변이를 밝히는 것만으로도 인간의 특성과 질병의 대부분이 설명될 수 있을 것으로 믿어졌지만, 이번 연구를 통해 DNA에 존재하지 않는 변이가 RNA에서 생긴다든가, DNA에 존재하는 변이도 RNA로 발현되지 않을 수 있다는 점이 새롭게 밝혀졌다"고 설명했다.
따라서 연구팀은 RNA 서열 분석이 향후 인간 유전체 연구의 필수 요소가 될 수밖에 없을 것으로 전망했다.
연구팀은 이와 함께 지금까지 유전체가 밝혀진 CEPH 유럽인, 요루바 아프리카인, 중국인, 일본인에 이어 한국인의 정밀한 유전체 정보를 대량으로 보고했다.
한국인 18명에게서 950만개 이상의 게놈 변이가 밝혀졌는데, 이 중 220만개 이 상이 기존의 연구에서 한 번도 발견되지 않은 새로운 것이라는 게 연구팀의 해석이 다. 연구팀은 한국인에게 잦은 질병이나 잘 듣지 않는 약물 등을 규명하는 데 이번 성과가 도움될 것으로 기대했다.
서정선 교수는 "민족마다 대대로 살아온 환경에 따라 이에 적응하기 위한 고유한 유전자 변이를 지니고 있다"면서 "유럽인과 다른 한민족의 유전체 변이를 체계적으로 정리하고, 유럽인 중심의 기존 질병 유전자 발굴 연구 방법론에 대해 한계를 지적한 점에서 큰 의의가 있다"고 말했다.
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서울대학교 의과대학 유전체의학연구소(소장 서정선 교수)는 ㈜마크로젠과 공동으로 2008년부터 추진 중인 `아시아인 유전체 다양성 프로젝트'를 통해 한국인 18명의 DNA와 RNA를 동시 분석한 결과, DNA에는 존재하지 않는 RNA 고유의 자체 염기서열 변이가 대규모로 존재함을 처음 확인했다고 4일 밝혔다.
이 연구성과를 담은 논문은 유전학 분야의 세계적 학술지인 `네이처 제네틱스(Nature Genetics)'에 이날 게재됐다.
무엇보다 이번 연구에서 주목해야 할 것은 RNA 자체에도 대규모 염기서열 변이 가 따로 있다는 점이다.
지금까지 생물학에서는 생명 현상을 주관하는 모든 설계도가 DNA에 있고 이것이 RNA를 통해 단백질로 구현된다는 `중심이론'을 지지해왔다. 즉 세포 내 대부분의 생명 현상은 단백질을 통해 이뤄지는데, 이 단백질을 어떻게 만드는가 하는 설계도는 핵 속의 DNA에 저장돼 있고, RNA는 DNA 설계도 원본 중 특정한 단백질을 만들기 위해 일부분만 복사한 `복사본'에 해당한다는 게 중심이론의 골자다.
이중 DNA에서 RNA로 정보가 복사되는 과정을 전사(transcription)라고 하며, RNA의 정보에 따라 단백질이 만들어지는 과정을 번역(translation)이라고 한다. 중심이론대로라면 생명정보가 DNA에서 RNA, 다시 RNA에서 단백질로 전달되는 셈이다.
그러나 이번 연구결과를 보면 DNA의 염기서열이 RNA로 똑같이 전사되는 게 아니라, 전사되는 과정에서 염기가 바뀜으로써 DNA에 없던 변이가 RNA에 새롭게 생기는 현상이 광범위하게 존재하는 것으로 분석됐다.
기존 연구에서도 이런 `변이의 존재'가 일부 보고된 적은 있지만, 모든 염기로 의 변환이 다 가능하고, 이런 자리가 최소 1천800개 이상 존재한다는 사실은 이번 연구를 통해 처음 확인됐다.
또 RNA 서열분석을 통해 상동염색체에 존재하는 한 쌍의 유전자 중 어느 한쪽이 우선적으로 발현되는 `비대칭 발현'이나 기존 유전자 데이터베이스(DB)와 비교해도 전혀 겹치지 않는 새로운 유전자 후보, 남녀에 따라 유전자 발현이 달라지는 X염색체 상의 유전자 등도 연구팀이 새롭게 발견해낸 것들이다.
서정선 교수는 "지금까지는 DNA의 특정 변이를 밝히는 것만으로도 인간의 특성과 질병의 대부분이 설명될 수 있을 것으로 믿어졌지만, 이번 연구를 통해 DNA에 존재하지 않는 변이가 RNA에서 생긴다든가, DNA에 존재하는 변이도 RNA로 발현되지 않을 수 있다는 점이 새롭게 밝혀졌다"고 설명했다.
따라서 연구팀은 RNA 서열 분석이 향후 인간 유전체 연구의 필수 요소가 될 수밖에 없을 것으로 전망했다.
연구팀은 이와 함께 지금까지 유전체가 밝혀진 CEPH 유럽인, 요루바 아프리카인, 중국인, 일본인에 이어 한국인의 정밀한 유전체 정보를 대량으로 보고했다.
한국인 18명에게서 950만개 이상의 게놈 변이가 밝혀졌는데, 이 중 220만개 이 상이 기존의 연구에서 한 번도 발견되지 않은 새로운 것이라는 게 연구팀의 해석이 다. 연구팀은 한국인에게 잦은 질병이나 잘 듣지 않는 약물 등을 규명하는 데 이번 성과가 도움될 것으로 기대했다.
서정선 교수는 "민족마다 대대로 살아온 환경에 따라 이에 적응하기 위한 고유한 유전자 변이를 지니고 있다"면서 "유럽인과 다른 한민족의 유전체 변이를 체계적으로 정리하고, 유럽인 중심의 기존 질병 유전자 발굴 연구 방법론에 대해 한계를 지적한 점에서 큰 의의가 있다"고 말했다.
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