국내 연구진이 소두증 등 희소질환 원인이 될 수 있는 단백질인 'NSUN2'의 발현을 조절하는 분자 기작(생물의 생리적 작용을 일으키는 기본 원리)을 최초로 규명했다.

충남대는 생명정보융합학과 김승균 교수팀이 유전자 내부에 있는 인핸서(Enhancer·증강인자)로부터 발현되는 RNA(eRNA)가 NSUN2 단백질 발현을 조절하고, 이를 통해 배아줄기세포(ESCs·Embryonic Stem Cells)의 운명 결정에 기여하는 분자 기작을 규명했다고 8일 밝혔다.

NSUN2는 다양한 RNA에 5-메틸시토신(m5C) 수식을 생성하는 RNA 메틸트랜스퍼레이스(RNA m5C methyltransferase)로, 해당 유전자에 이상이나 돌연변이가 발생할 경우 소두증 등 희소 질환의 원인이 될 수 있는 것으로 알려져 있다.

진핵세포(분열하고 있지 않은 시기의 세포에서 핵막으로 싸인 핵을 가진 세포)는 외부 자극이나 세포 내 환경 변화에 반응하는데, 유전자 발현을 정교하게 조절하는 eRNA를 활용한다.

연구팀은 이러한 eRNA의 시간적·환경적 특이 기능에 주목, 배아줄기세포에서 NSUN2 단백질 발현이 유전자 내부의 ESCs-특이적 인핸서 eRNA에 의해 조절됨을 확인했다.

이 eRNA 발현 조절이 NSUN2를 통해 전분화능(pluripotency) mRNA에서 m5C 생성과 직접 연관이 있고, 해당 mRNA 안정성을 조절함으로써 줄기세포의 운명을 조절할 수 있음을 입증했다고 설명했다.

특히 Nsun2 단백질 유전자 내의 인핸서는 ESCs 단계에서만 활성화되고, 신경세포의 연속적 분화 과정 동안 배아체 및 신경 전구세포에서는 활성화되지 않는 특이성을 통해 NSUN2의 전사 수준뿐 아니라 세포 내 기능성까지 조절할 수 있음을 처음으로 밝혀냈다.

김 교수는 "향후 NSUN2-매개 희소 질환 발병 기전 연구 및 줄기세포 유전자 치료제 개발에 중요한 기반이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

문지인·이효희·오명근 대학원생이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 'Int J Biol Macromol' 온라인판에 실렸다.