신종 코로나바이러스감염증(코로나19)을 일으키는 바이러스(SARS-CoV-2) 유전자(RNA·리보핵산)의 숨겨진 비밀들을 풀 수 있는 고해상도 유전자 지도를 국내 연구진이 완성했다.
기존 방법으로는 알 수 없었던 숨겨진 RNA도 다수 발견됐고 최소 41곳에 화학적 변형이 일어난 사실도 확인됐다. 코로나19의 진단 기술 개선과 새로운 치료 전략 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.
기초과학연구원(IBS) RNA연구단 김빛내리(서울대 교수) 단장팀은 질병관리본부, 국립보건연구원과 공동으로 코로나19 바이러스의 유전체(게놈)와 바이러스가 인체 세포에 감염된 뒤 단백질을 만들기 위한 중간 과정으로 생산하는 ‘전사체’ 전체를 해독한 결과를 저명 국제학술지 ‘셀’ 9일자에 발표했다.
코로나19 바이러스는 DNA(디옥시리보핵산)가 아니라, RNA 형태 유전자 약 3만개로 이뤄진 게놈을 갖는다. 바이러스는 숙주인 인체세포에 침투해 유전 정보가 담긴 RNA를 복제하는 한편 이를 바탕으로 다양한 하위 RNA를 생산한다.
이 하위 RNA는 바이러스 입자 구조를 구성하는 여러 단백질(스파이크 단백질, 외피 등)을 만든다. 복제된 RNA와 단백질은 인체 세포 안에서 완성체를 이루며 이후 세포를 탈출해 새로운 세포를 감염시킨다. 숙주인 인체세포 안에서 생산된 RNA 총합을 ‘전사체’라고 한다.
게놈은 일종의 ‘바이러스 종합 설계도’, 전사체는 불필요한 부분을 뺀 ‘핵심 설계도 사본’에 해당한다.
연구팀은 해독을 통해 바이러스의 전사체가 어떻게 구성됐는지, 바이러스 유전자들이 게놈 상 어디에 위치하는지 정확히 파악할 수 있게 됐다.
이전 연구에서 코로나19 바이러스의 게놈 정보가 보고된 적 있지만, 이를 기반으로 유전자 위치를 예측하는 수준에 머물렀다.
연구팀은 나아가 하위RNA들을 실험적으로 규명하고 전사체의 염기서열을 모두 분석해 게놈상의 유전자들이 어디에 위치하는지 정확히 알아냈다. 또 기존에 하위 RNA가 10개 있다고 알려졌지만 이번 실험을 통해 9개의 하위 RNA만 실제로 존재함을 확인했다. 나머지 1개는 예측과 달리 실제로는 존재하지 않았다는 것이다.
연구팀은 세포 내에서 생산되는 RNA 수십여종을 추가로 발견했다. 또 융합, 삭제 등 다양한 형태의 하위 RNA 재조합도 빈번히 일어나는 걸로 알아냈다.
연구팀은 아울러 “새로 발견된 변형된 RNA들은 기존에 알려지지 않은 새로운 특성들을 가질 수 있으며 코로나19 바이러스의 생활사와 병원성을 이해하는 데 도움될 것”이라고 기대했다.
김빛내리 교수는 “RNA의 화학적 변형은 바이러스 생존 및 면역 반응과 관련 있을 것으로 보인다”며 “치료제를 개발할 때 새로운 표적으로 삼을만한 후보군”이라고 설명했다.
민태원 의학전문기자 twmin@kmib.co.kr
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