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[IT뉴스][2024 노벨상] ‘마이크로 RNA 발견’ 美 앰브로스·러브컨 생리의학상 수상

온카뱅크관리자

2024-10-07 19:32:01

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 마이크로RNA 존재와 유전자 발현 조절 역할 밝혀 
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 <img alt="2024년 노벨 생리의학상 수상자인 빅토르 앰브로스 미 MIT 교수(왼쪽)와 개리 러브컨 하버드대 교수./스웨덴 카롤린스카 연구소" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/chosunbiz/20241007193201458epck.jpg" data-org-width="861" dmcf-mid="97tBXShLuS" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/chosunbiz/20241007193201458epck.jpg" width="658">
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 2024년 노벨 생리의학상 수상자인 빅토르 앰브로스 미 MIT 교수(왼쪽)와 개리 러브컨 하버드대 교수./스웨덴 카롤린스카 연구소
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 올해 노벨 생리의학상은 유전자 발현을 조절하는 기본 원리를 밝힌 두 과학자에게 돌아갔다.
 스웨덴 카롤린스카 연구소 노벨위원회는 7일 “빅토르 앰브로스(Victor Ambros) 미국 매사추세츠 의대 교수와 개리 러브컨(Gary Ruvkun) 하버드 의대 교수가 마이크로RNA를 발견한 공로를 인정해게 노벨 생리의학상을 주기로 했다”고 발표했다. 두 사람은 상금 1100만 스웨덴크로나(약 13억 6400만원)를 나눠 받는다.
 생명의 설계도는 세포에 있는 유전물질인 디옥시리보핵산(DNA)에 담겨있다. DNA 유전정보는 필요한 부분만 메신저리보핵산(mRNA)으로 옮겨져 생명 현상을 좌우할 다양한 단백질을 만들어낸다. 그런데 길이가 짧은 이른바 마이크로RNA는 다른 mRNA에 달라붙어 단백질 합성을 차단한다.
 앰브로스 교수와 러브컨 교수는 이 마이크로RNA를 발견하고 전사 후 유전자 조절에서 어떤 역할을 하는지 밝혀낸 업적을 인정 받았다. 근육에서는 근육세포가, 신경에서는 신경세포가 만들어진다. 세포 유형에 따라 매우 뚜렷한 특징이 나타난다. 각 세포마다 올바른 유전자 세트만 발현되도록 활성화하는 덕분이다.
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 <img alt="DNA에서 mRNA, 단백질로 이어지는 유전 정보의 흐름./스웨덴 카롤린스카 연구소" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/chosunbiz/20241007193204104eipg.jpg" data-org-width="1131" dmcf-mid="2ijMqF1mUl" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/chosunbiz/20241007193204104eipg.jpg" width="658">
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 DNA에서 mRNA, 단백질로 이어지는 유전 정보의 흐름./스웨덴 카롤린스카 연구소
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 1960년대 과학자들은 어떤 특정 단백질(전사인자)이 DNA의 특정 영역에 결합해 어떤 mRNA를 만들지 결정함으로써 유전자 발현을 조절할 수 있다는 사실을 밝혔다. 이후로 전사인자 수천 개가 발견되면서 학계는 오랫동안 유전자 발현 조절에 대한 주요 원리가 해결됐다고 봤다. 그런데 올해의 노벨상 수상자들은 1993년 새로운 수준에서 유전자 발현을 조절하는 연구 결과를 발표했다. 이전까지 예상치 못했던 내용이었다.
 앰브로스 교수와 러브컨 교수는 1980년대 후반, 2002년 노벨상 수상자인 로버트 호비츠 교수 실험실에서 박사후 연구원으로 일했다. 이들은 여기서 예쁜꼬마선충을 관찰하며 신경세포와 근육세포 등 다양한 세포 유형이 어떻게 조직을 형성하는지 연구했다. 그들은 특히 다양한 유전자 발현 시기를 조절해 각 세포 유형이 적절한 시기에 만들어지도록 하는 유전자에 관심이 있었다. 그리고 두 가지 돌연변이인 선충인 LIN-4와 LIN-14를 연구했다.
 박사후연구원을 마친 앰브로스는 하버드대에서 LIN-4 돌연변이를 분석한 결과 이 유전자가 비정상적으로 짧은 RNA 분자를 만든다는 사실을 알아냈다. 또한 이 짧은 RNA 분자가 LIN-14를 억제한다는 사실도 알아냈다.
 당시 러브컨 교수는 하버드 의대 산하 매사추세츠 종합병원과 하버드 의대에서 LIN-14 유전자의 조절을 연구하고 있었다. 그는 그 당시 유전자 조절의 원리로 학계에 알려졌던 것과는 달리, 유전자 조절이 유전자 발현 과정의 후반 단계에서 발생한다는 것을 알아냈다.
 또한 실험을 통해 LIN-4 서열이 LIN-14 mRNA의 중요한 부분에 있는 서열과 상보적으로 결합할 수 있음을 알아냈다. 이전까지 알려지지 않았던 RNA 유형인 마이크로RNA의 존재와 역할을 밝혀낸 셈이다. 이들의 연구 결과는 1993년 국제 학술지 ‘셀(Cell)’에 실렸다.
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 <img alt="(A) 1억개 염기쌍을 가진 예쁜꼬마산충은 다양한 세포 유형이 어떻게 발달하는지 이해하는 데 유용한 모델 생물이다. (B) 암브로스와 러브컨은 lin-4와 lin-14 돌연변이를 연구했다. 암브로스는 lin-4가 lin-14의 음성 조절인자로 보인다는 사실을 밝혀냈다. (C) 암브로스는 lin-4 유전자가 단백질을 합성하지 않는 작은 RNA, 즉 마이크로RNA를 코딩한다는 사실을 발견했다. 러브컨은 lin-14 유전자를 복제했고, 두 과학자는 lin-4 마이크로RNA 서열이 lin-14 mRNA의 상보적인 서열과 일치한다는 사실을 알아냈다./스웨덴 카롤린스카 연구소" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/chosunbiz/20241007193206207wgtd.jpg" data-org-width="1154" dmcf-mid="VJpWDgLK0h" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/07/chosunbiz/20241007193206207wgtd.jpg" width="658">
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 (A) 1억개 염기쌍을 가진 예쁜꼬마산충은 다양한 세포 유형이 어떻게 발달하는지 이해하는 데 유용한 모델 생물이다. (B) 암브로스와 러브컨은 lin-4와 lin-14 돌연변이를 연구했다. 암브로스는 lin-4가 lin-14의 음성 조절인자로 보인다는 사실을 밝혀냈다. (C) 암브로스는 lin-4 유전자가 단백질을 합성하지 않는 작은 RNA, 즉 마이크로RNA를 코딩한다는 사실을 발견했다. 러브컨은 lin-14 유전자를 복제했고, 두 과학자는 lin-4 마이크로RNA 서열이 lin-14 mRNA의 상보적인 서열과 일치한다는 사실을 알아냈다./스웨덴 카롤린스카 연구소
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 하지만 그 당시에는 이들의 연구 결과가 빛을 보지 못했다. 특이한 유전자 조절 메커니즘이 예쁜꼬마선충처럼 비교적 단순한 생물에게서만 일어나는 일이라고 여겨졌기 때문이다. 그러나 러브컨이 2000년 Let-7 유전자에 의해 암호화된 또 다른 마이크로RNA를 발견하면서 분위기가 역전됐다. 이 유전자는 동물계 전체가 갖고 있었기 때문이다.
 현재 학계에는 인간에게 수천 개가 넘는 마이크로RNA가 존재하며, 마이크로RNA에 의해 유전자 발현이 조절된다는 사실이 정설로 굳혀졌다. 즉, 마이크로RNA 없이는 세포와 조직이 정상적으로 발달하지 않는다.
 이후 마이크로RNA가 생리학적으로도 매우 중요하다는 사실 또한 밝혀졌다. 마이크로RNA가 유전자 발현을 비정상적으로 조절하면 암이나 선천성 난청, 골격 장애 등을 유발할 수 있다. 마이크로RNA 생성에 필요한 단백질 중 하나에 돌연변이가 생겨도 다양한 장기와 조직에서 암이 발생할 수 있다.
 학계에서는 이미 오래전부터 이들이 노벨 생리의학상을 수상할 가능성이 높다고 점쳐왔다. 기초 연구 성과지만 환자 치료에 쓰일 가능성이 크기 때문이다. 마이크로RNA를 모방해 만든 RNA치료제는 같은 방법으로 특정 유전자가 과도하게 작동하면서 생기는 병을 막을 수 있다.
 남진우 한양대 생명과학과 교수(한국연구재단 차세대바이오단장)는 “1990년 이전만 해도 존재 자체를 몰랐던 마이크로RNA를 수상자 두 사람은 발견을 했을 뿐 아니라 실제로 어떤 역할을 하는지 알아냈다”며 “최근에는 이를 이용해 질병 치료제를 개발하는 데에도 쓰이고 있다”고 의의를 설명했다.
 이미 간질환을 치료하는 마이크로RNA 치료제가 미국에서 5개 허가받았다. 현재 바이러스 치료제도 여럿 임상시험 중이다. 예를 들어 간염바이러스의 유전자를 공략할 마이크로RNA를 설계하면 난치병인 만성간염을 치료할 수도 있다.
 참고 자료
 노벨위원회 https://www.nobelprize.org/
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