염증을 조절하고 류마티스관절염∙루푸스 등 병을 치료하는 데 도움이 될 수 있는 펩타이드(아미노산으로 이뤄진 단백질 조각)를 발견했다는 연구 결과가 나왔다.
미국 캘포니아대 산타크루즈 캠퍼스 연구팀은 만성염증으로 인한 병을 치료할 수 있는 리보핵산(RNA)의 펩타이드를 발견했다고 밝혔다. 백혈구의 특정 유형(단핵구)에서 ‘긴 비코딩 RNA’ (lncRNA, Long non-encoding RNA)’를 연구한 결과에서다.
연구의 책임 저자인 수잔 카펜터 교수(분자세포발달 생물학)는 "염증은 거의 모든 병의 핵심적인 특징이다. 단핵구의 특정 ‘긴 비코딩 RNA’ 유전자가 염증 조절에 관여한다는 사실을 알아냈다"고 말했다. 그는 “염증을 조절하는 새로운 특정 펩타이드를 찾아냄에 따라, 염증반응 배후의 분자적 상호작용을 차단할 표적을 노릴 수 있게 됐다”고 말했다.
연구팀은 유전자 전사(gene transcription)를 억제하고 단핵구가 면역반응에 중요한 또 다른 백혈구인 대식세포로 분화하는 데 어떤 역할을 하는지를 알아보기 위해 특정 기술(CRISPR/Cas9)을 변형한 ‘크리스퍼 억제(CRISPRi)’ 기술을 이용했다. 연구팀은 ‘긴 비코딩 RNA’ (일명 LOUP)가 면역세포인 단핵구의 다기능 유전자라는 사실을 발견했다. 이 유전자는 핵 내부에서 작동해 가까이에 있는 특정 유전자(SPI1)를 제어할 수 있다.
연구팀은 ‘긴 비코딩 RNA’가 핵을 떠나 세포질에서 작은 펩타이드를 만들어 단백질 특정 유전자(SPI1)를 늘리고, 염증의 특정 조절인자(NF-KB)를 낮출 수 있다는 사실을 알아냈다. 이는 ‘긴 비코딩 RNA’에서 비롯된 특정 펩타이드를 조절하면 만성 염증을 크게 줄일 수 있음을 뜻한다.
카펜터 교수는 “강력한 유전자 편집도구인 크리스퍼를 기반으로 한 스크리닝 과정을 이용해 DNA에 포함된 유전정보를 전달하는 역할을 하는 분자, RNA의 가장 큰 미스터리 중 하나를 밝혀낸 셈”이라고 설명했다. 연구팀에 의하면 인간 유전체(게놈)는 2만개 이상의 lncRNA를 암호화해 유전체에서 만들어지는 유전자 중 가장 큰 집단을 이루고 있다. 하지만 이처럼 양이 풍부한데도 lncRNA의 존재 이유와 기능에 대해 알려진 바가 거의 없었다. 이 때문에 lncRNA를 ‘유전체의 암흑 물질’이라고 부른다.
이번 연구에서는 면역세포에서 기능성 lncRNA를 빠르게 식별하는 고용량 처리 스크리닝을 수행하는 새로운 전략도 나왔다. 연구자는 풀스크린 접근법을 통해 한 차례 실험으로 수천 개의 유전자를 표적으로 삼을 수 있게 됐다. 이는 한 번에 하나의 유전자에 집중하는 종전 실험보다 훨씬 더 효율적으로 유전체의 특성화되지 않은 부분을 연구할 수 있는 방법이다.
이 연구 결과(CRISPRi screens identify the lncRNA, LOUP, as a multifunctional locus regulating macrophage differentiation and inflammatory signaling)는 《미국 국립과학원회보(PNAS)》에 실렸다.