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인간 유전체의 약 10%를 차지하는 반복서열인 ‘알루 요소(Alu element, Alu)’는 단백질 정보를 지닌 전령 RNA(mRNA)의 단백질 생산 효율을 조절할 수 있다. 특히, mRNA가 2개의 알루 요소로 형성된 역방향 알루 반복 구조를 가지게 되면 mRNA의 세포 내 이동 방해로 단백질 생산이 감소한다.
연구팀은 mRNA가 변화하는 과정에서 주요 mRNA가 역방향 알루 반복 구조에 의해 조절받고, 이는 mRNA가 가지고 있는 유전자 발현 억제로 이어져 질환을 일으킨다는 발병 기전을 밝혔다.
연구팀은 차세대 염기서열 분석법을 사용해 역방향 알루 반복 구조에 의해 단백질 합성이 억제될 수 있는 mRNA 유전자 목록을 완성했다.
종양 형성 과정에서 역방향 알루 반복 구조의 유전자 조절 기전의 영향을 분석했다. 그 결과, 대표적인 종양억제유전자를 억제하는 종양 유전자를 조절하고, 이는 단백질 발현 증가로 이어지며 결과적으로 종양억제유전자 활성이 억제돼 암 발달을 촉진하는 것으로 나타났다.
연구팀은 또 혁신 RNA 치료제인 ‘안티센스 올리고뉴클레오타이드’를 활용해 단백질 발현을 복구하는 암 치료 전략도 연구했다.
김유식 교수는 “인간 유전체 내 반복서열인 역방향 알루 반복 구조를 가진 유전자를 목록화하는 것을 넘어 해당 유전자 발현 조절이 인간 질환, 종양 형성, 퇴행성 뇌질환 발병과정에서 핵심 역할을 하는 것을 확인했다”며 “역방향 알루 반복 구조라는 새로운 목표 물질을 활용하면 종양과 노화를 비롯해 다양한 퇴행성 질환의 효과적인 치료전략을 마련하는 데 유용할 것”이라고 말했다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell)’에 지난 2일자 온라인으로 게재됐다.
