카이스트, 신경세포 'RNA 택배' 배송 원리 규명…뇌질환 새 치료전략 기반 마련

카이스트 생명과학과 구본상(왼쪽부터), 황희선, 박민영 학생과 윤기준 교수 [사진=카이스트]

카이스트(KAIST) 생명과학과 윤기준 교수 연구팀이 신경세포가 특정 리복핵산(RNA)을 축삭 끝까지 정확히 운반하는 분자적 원리를 밝혀냈다. RNA에 붙는 화학적 표지 'm6A'가 필요한 RNA를 골라내는 '배송 표지' 역할을 하는 것으로 확인됐다.
 
14일 카이스트에 따르면 연구팀은 RNA에 붙는 화학적 변형인 m6A가 신경세포의 긴 통로인 축삭) 끝까지 특정 RNA를 운반하는 과정에 관여한다는 사실을 규명했다고 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 7월 30일 게재됐다.
 
신경세포는 세포체에서 길게 뻗어나온 축삭과 수상돌기로 다른 신경세포와 연결된다. 뇌가 정상적으로 발달하고 기능하려면 세포 중심에서 만들어진 RNA가 멀리 떨어진 신경세포 끝까지 정확히 전달돼야 하지만, 어떤 RNA를 어떻게 선별해 운반하는지는 충분히 밝혀지지 않았다.
 

연구팀은 m6A를 RNA에 붙이는 메틸화 효소가 작동하지 않는 실험용 생쥐를 분석한 결과 신경돌기가 제대로 성장하지 못하는 현상을 확인했다. 이어 정밀 분석기술 'm6A-SAC-seq'을 활용해 생쥐 뇌 RNA에서 m6A가 붙은 위치를 염기 단위까지 확인하는 고해상도 지도를 제작, 축삭 성장에 필요한 RNA에도 m6A가 표지돼 있음을 확인했다.
 
연구팀은 이 표지를 인식해 RNA를 실제로 이동시키는 과정도 규명했다. 단백질 'YTHDF2'가 m6A가 붙은 RNA를 인식하고, 'FMRP', 'KIF5C' 단백질과 함께 RNA를 신경세포 끝까지 운반하는 것으로 나타났다. YTHDF2는 그동안 주로 불필요한 RNA의 분해를 돕는 단백질로 알려졌으나, 이번 연구를 통해 RNA 운반에도 관여한다는 새로운 기능이 확인됐다.
 
YTHDF2와 m6A 조절 이상은 자폐증 등 신경발달질환, 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌질환과의 연관성이 선행연구에서 보고된 바 있다. 연구팀은 이번에 밝힌 'RNA 배송 오류' 개념을 통해 정상적으로 만들어진 RNA가 필요한 위치까지 전달되지 않는 현상과 뇌질환의 관련성을 규명하는 후속 연구를 진행할 계획이다. 연구팀은 현재 인간 신경세포와 환자 유래 iPSC, 뇌 오가노이드에서도 유사한 m6A 지도를 구축하고 있다고 밝혔다.
 
이번 연구에는 카이스트 생명과학과 구본상·황희선 학생과 아지트 쿠마르 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF) 신진연구사업과 포스코청암재단, 서경배과학재단의 지원을 받아 수행됐다.