국내연구진 "배아줄기세포 운명 '단백질 공장' 리보좀에 달렸다"

김빛내리 IBS RNA연구단 단장

[이데일리 오희나 기자] 배아줄기세포의 운명을 가르는 비밀이 세포 내 단백질 공장, 리보좀에 있다는 연구결과가 나왔다. 세포 내 단백질 합성역량이 세포의 특성에 영향을 미친다는 이례적인 연구 내용이다.

배아줄기세포(embryonic stem cell)는 배아에서 유래한 세포로 우리 몸 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 잠재력을 지닌 채로 무한히 분열할 수 있는 세포다. 리보좀(Ribosome)은 세포 내 단백질 합성기구로 DNA로부터 유전정보가 전사된 전령RNA(mRNA)를 주형으로 삼아 짝이 되는 아미노산을 하나씩 중합해 단백질을 만든다.

기초과학연구원(IBS) RNA연구단(단장 김빛내리 서울대 교수)은 12일 배아줄기세포가 모든 세포로 분화될 수 있는 능력을 지닌 만능줄기세포로 남아 있기 위해 필요한 RNA결합 단백질들을 찾아냈다고 밝혔다.

연구진은 배아줄기세포 내 존재하는 RNA결합 단백질을 대상으로 RNA간섭 유전자선별검사를 실시, 배아줄기세포 조절에 관여하는 RNA결합 단백질 16개를 도출했다. RNA 간섭 유전자선별검사(RNAi screen)는 작은 RNA로 유전자의 기능을 저해(RNA 간섭효과)함으로써 나타나는 특이현상으로 기능적으로 중요한 유전자를 선별, 발굴하는 기법이다.

RNA간섭으로 이들이 제 기능을 못하면 배아줄기세포는 만능분화능력(전분화능)을 잃고 일반 세포로 바뀐다는 것을 밝혔다.

연구진은 발굴한 단백질 가운데 6개 단백질이 리보좀 생산에 중요한 역할을 하는 것에 주목, 추가 연구를 통해 리보좀 합성이 배아줄기세포 유지에 중요함을 밝혀냈다.

실제 배아줄기세포에서는 리보좀 양이 많고, 전반적인 세포 내 단백질 합성이 왕성한 것으로 나타났다.

줄기세포 유지 시 리보좀 양이 감소하면 단백질 합성 속도가 느려진다. 이에 따라, 줄기세포에 필요한 단백질들 간의 균형이 깨지면서 전분화능이 상실된다.

연구진은 유도만능줄기세포 형성 효율 역시 리보좀 생산량에 따라 좌우되는 것을 알아냈다.

이러한 연구결과는 향후 안정적인 줄기세포 확보와 유지 기술 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.

연구진은 “기존 연구들이 DNA를 중심으로 특정 유전자 발현에 초점을 맞췄던 것과 달리 RNA에 초점을 맞춘 분석을 실시함으로써 줄기세포의 새로운 특성을 발견할 수 있었다”며 “DNA에 비해 비교적 연구가 많이 되지 않은 RNA에 대한 연구는 줄기세포와 암, 뇌 연구 등 여러 분야에서 근본적인 돌파구를 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 생명공학 분야 세계적 학술지인 유전자와 발생(Genes&Development, IF 10.798) 온라인판 1일자에 게재됐다.

리보좀 생합성과 배아줄기세포와의 관계 모식도