김빛내리 IBS 단장, mRNA 백신 작동원리 최초 규명
황산 헤파란와 양성자 이온펌프가 mRNA 전달 촉진
향후 mRNA 치료제 개선의 중요한 토대 마련
황산 헤파란와 양성자 이온펌프가 mRNA 전달 촉진
향후 mRNA 치료제 개선의 중요한 토대 마련
과학기술정보통신부는 김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단장(서울대 생명과학부 석좌교수) 연구팀이 mRNA 백신의 세포 내 전달과 분해를 제어하는 단백질군(群)을 찾아내고, 작동 원리를 처음으로 규명했다고 4일 밝혔다.
이 연구결과는 국제 학술지 '사이언스(4일자)' 온라인에 게재됐다.
메신저 리보핵산으로 불리는 mRNA는 단백질을 합성할 수 있는 DNA 유전정보를 세포질 내 리보솜에 전달하는 역할을 한다. 코로나19 백신으로 대표되는 mRNA 기반 기술은 감염병 대응과 암 백신, 면역, 희귀질환, 유전자 치료 등 다양한 분야에 활용할 수 있다. 특히 mRNA 합성기법과 체내 전달물질인 지질나노입자 개발을 통해 mRNA 기술은 혁신적 치료 플랫폼으로 각광받고 있다.
하지만, mRNA 치료제가 세포 내에서 어떻게 작동·조절되는지 구체적인 기전에 대한 연구는 충분하지 않다.
연구팀은 유전자가위를 이용해 유전자를 개별적으로 제거한 후 특정 형질이나 세포 반응에 영향을 미치는 유전자를 분석하는 '녹아웃 스크리닝' 기술을 통해 2만 개의 유전자를 분석했다. 그 결과, 세포막 표면에 있는 '황산 헤파란' 분자와 '양성자 이온 펌프(V-ATPase)'가 mRNA 전달을 촉진해 세포 내로 들어간다는 것을 확인했다.
황산 헤파란은 외부 물질이 세포 내로 들어오게 하는 당단백질이고, 양성자 이온 펌프는 소포체 내부를 산성화해 세포 신호 전달 및 물질 수송 등의 역할을 한다.
연구팀은 또한 세포질 내 TRIM25 단백질이 mRNA 백신의 기능을 저해하고 절단하는 사실과 면역 반응을 줄이고, 단백질 발현을 증가시키는 N1-메틸수도유리딘이 TRIM25 단백질을 억제해 mRNA의 효능과 안정성을 높이는 것을 밝혀냈다. N-1 메틸수도유리딘은 코로나19 mRNA 백신의 성능을 높여 2023년 노벨생리의학상 수상의 핵심기술로 주목받았는데, 정확한 기전을 밝혀지지 않았었다.
김빛내리 단장은 "양성자 이온이 면역신호 전달물질로 mRNA 전달과 분해에 핵심적 역할을 한다는 사실을 최초로 발견하고, 외부 침입자에 대항하는 세포의 방어 기전에 대한 이해를 한층 넓힌 연구결과"라며 "RNA 분야와 면역 분야에 새로운 연구 패러다임을 제시해 향후 mRNA 치료제 개선에 중요한 토대가 될 것"이라고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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