KAIST 연구팀, 미토콘드리아로 퇴행성 질환 제어 실마리

[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 미토콘드리아로 퇴행성 질환을 제어할 가능성을 확인했다.

KAIST는 김유식 생명화학공학과 교수 연구팀이 비정상적 면역 활성을 유발해 염증반응이 동반된 세포 사멸을 일으키는 미토콘드리아 이중나선 RNA의 새로운 조절 기전을 찾아냈다고 22일 밝혔다.

김유식 KAIST 생명화학공학과 교수.(사진=KAIST)

최근 미토콘드리아 이중나선 RNA가 스트레스 환경에서 세포질로 빠져나가 비정상적 면역 활성과 세포 사멸을 유발한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 미토콘드리아 이중나선 RNA로 촉발된 면역 활성은 관절염, 헌팅턴 무도병을 비롯한 염증반응이 동반된 퇴행성 질환과 자가면역질환 중 하나인 쇼그렌 증후군의 발병과 진행에 핵심 역할을 하는 것으로 알려졌다.

연구팀은 미토콘드리아 내에 있으면서 RNA와 결합할 수 있는 단백질에 대해 유전자 가위를 이용해 각 단백질의 발현을 억제했다. 이후 미토콘드리아 이중나선 RNA 발현량을 조사했다.

이 과정에서 RNA의 구성 물질 중 하나인 시토신의 화학적 변형을 유발하는 엔썬4(NSUN4)이라는 단백질의 발현을 줄였을 때 미토콘드리아 이중나선 RNA의 발현이 증가하는 것을 확인했다.

추가 연구에서 미토콘드리아 RNA 단백질 발현 감소로 쌓인 미토콘드리아 이중나선 RNA의 양이 증가했고, 세포질로 누출된 미토콘드리아 이중나선 RNA가 면역반응을 활성화한 것으로 나타났다. 이를 통해 연구팀은 새로운 세포 내 면역 유발인자로 주목받기 시작한 미토콘드리아 이중나선 RNA 변형에 의한 발현 조절 기전을 제시했다.

김유식 KAIST 생명화학공학과 교수는 “이번 연구를 통해 비정상적 면역 활성 유발 인자로 최근 주목받는 미토콘드리아 이중나선 RNA 형성과 조절 기전을 밝혔다”며 “연구 결과를 바탕으로 면역 계통 질환을 비롯해 다양한 퇴행성 질환의 발병과 진행과정을 효과적으로 제어할 전략을 제시했다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell)’에 지난 16일자 온라인판에 게재됐다.

미토콘드리아 RNA 변형을 통한 경량 가닥 RNA의 선택적 조절 기전 모식도.(자료=KAIST)