미국 연구자들, 유전자 조절의 새로운 메커니즘 발견으로 노벨 생리의학상 수상

유전자 활동을 조절하는 새로운 메커니즘 발견

월요일, 노벨위원회는 미국의 연구자 빅터 앰브로스와 게리 루브쿤이 유전자 활동을 조절하는 이전에 알려지지 않았던 메커니즘을 발견한 공로로 생리의학상 수상자로 선정되었다고 발표했습니다. 이들은 이제 대규모로 발견된 마이크로RNA(MicroRNAs)라 불리는 짧은 RNA(21-23 염기)를 처음 발견했으며, 이는 단백질을 코딩하는 RNA에 결합해 그 행동을 변화시키는 역할을 합니다. 최초로 선충(C. elegans)에서 발견된 이 마이크로RNA는 이후 복잡한 생명체의 발달에서 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다.

진화 보존성을 통한 발견

이번 발견은 많은 생물학적 연구 발전과 유사하게, 특정 종의 유전자 연구에서 시작된 후 진화적 보존성을 통해 그 중요성이 널리 드러난 사례입니다. 연구자들은 유전학을 통해 한 종의 발달에 중요한 유전자를 식별하고, 그 유전자가 다른 종에서도 유사한 역할을 한다는 점을 발견하게 되었습니다.

선충 연구에서 시작된 발견

앰브로스와 루브쿤은 이번 발견의 연구를 시작할 때, 이전 노벨상 수상자인 로버트 호르비츠의 실험실에서 박사 후 연구원으로 일하고 있었습니다. 호르비츠는 선충 C. elegans를 실험 유기체로 개발한 공로로 수상한 바 있습니다. 초기 유전자 스크리닝 작업의 일환으로, 연구진은 특정 세포 계통에 발달 문제를 일으키는 다양한 돌연변이를 발견했습니다. 여기에는 앰브로스가 연구한 lin-4 돌연변이도 포함되어 있었는데, 이 돌연변이는 일부 특수한 세포 유형과 이들에 의존하는 신체 구조의 결핍을 초래했습니다.

유전자 lin-4와 lin-14의 상호작용

한편, 루브쿤은 유전자 lin-14에 대해 연구하고 있었습니다. lin-14가 코딩하는 단백질은 일반적으로 발달 초기 단계에서 활성화되지만, 돌연변이가 발생하면 이 단백질은 후기에까지 남아 초기 배아 세포 유형이 계속 발달하게 만듭니다. 이후 두 연구자는 교수로 자리를 옮긴 후 lin-4와 lin-14의 관계에 대한 중요한 발견을 하게 됩니다. 앰브로스는 lin-4가 lin-14의 활동을 차단한다는 사실을 밝혀냈고, 루브쿤은 그 조절이 lin-14가 성숙한 메신저 RNA를 생성한 이후에 이루어진다는 것을 발견했습니다. (일반적인 유전자 조절은 메신저 RNA 생성 여부를 결정하는 과정에서 이루어집니다.) 이 과정에서 lin-14의 활동을 변화시킨 일부 돌연변이는 단백질을 코딩하지 않는 RNA의 3' 비번역 영역에 위치한 것으로 나타났습니다.