포스텍 이남기 교수팀 유전자 속 `노이즈` 규명

쌍둥이도 질환 다른 이유 밝혀내

국내 연구진이 단백질 발현 노이즈 현상에 RNA중합효소(RNAP)* 농도 변화가 미치는 영향을 최초로 규명해 학계의 비상한 관심을 끌고 있다. 2일 포스텍은 이 대학 물리학과 이남기<사진>교수·통합과정 양소리씨와 중앙대 화학과 성재영 교수팀이 RNA 중합효소 농도 변화에 따라 세포 환경이나 단백질의 농도변화로 인해 생겨나는 `외재적` 노이즈가 증가하는 것을 최초로 규명했다고 밝혔다.

유전자가 동일한 쌍둥이도 생활습관이나 환경에 따라 질환이 다르게 나타난다. 즉, 100% 동일한 유전자를 가진 세포도 세포마다 생성할 수 있는 단백질 양은 매우 다르다는 것으로 이같은 현상을 잡음, 혹은 노이즈로 부른다. 특히 세포의 적응이나 발달, 사멸을 조절하는 중요한 현상으로 알려져 있지만, 이러한 노이즈현상이 세포 내에서 어떻게 조절되고 전달되는지는 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 대장균의 RNA중합효소와 동일한 역할을 할 수 있는 T7 RNA 중합효소를 이용, RNA중합효소의 농도를 직접 조절하면서 단백질 발현에 어떤 영향을 미치는지 관찰했다. 그 결과, 화학반응의 확률성에 의해 발생하는 `내재적` 노이즈에는 아무 영향을 미치지 않지만, 환경 변화에 따른 `외재적` 노이즈는 농도변화에 따라 선형적으로 증가하는 것을 밝혀낸 것이다. 중합효소의 농도차이가 최종 발현된 단백질의 노이즈에 미치는 영향은 평균농도와는 반비례한다는 사실도 알아냈다.

이남기 교수는 “이번 연구성과는 박테리아가 갖게 되는 항생제 내성에 대한 연구 뿐만 아니라 줄기세포의 분화나 암세포의 발달 등 세포가 어떤 특정 상태로 변하는 과정, 그리고 아직까지 풀리지 않은 복잡한 생명 현상을 이해하는 데도 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

*RNA중합효소(RNA polymeras

e)=DNA를 주형으로 RNA를 합성하는 효소이며, 이 과정을 전사라고 부른다.

/김기태기자

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