코로나19 바이러스 전사체 모두 분석…치료제 개발 탄력

IBS–질본, 사스코로나바이러스-2 고해상도 유전자 지도 완성

숨겨진 RNA·RNA변형 발견, 신약개발 기대…'셀'온라인판 게재

[대전=뉴시스] 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 생활사.

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 숙주세포 안에서 생산되는 코로나19 바이러스 전사체가 모두 분석돼 치료제 개발에 탄력이 붙게 됐다.

기초과학연구원(IBS) RNA 연구단 김빛내리 단장·장혜식 연구위원(서울대 생명과학부 교수) 연구팀은 질병관리본부 국립보건연구원과 공동 연구를 통해 신종 코로나바이러스감염증(코로나19)의 원인인 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 고해상도 유전자 지도를 완성했다고 10일 밝혔다.

 공동 연구팀은 2종류의 차세대 염기서열 분석법(나노포어 직접 RNA 시퀀싱·나노볼 DNA 시퀀싱)을 활용해 사스코로나바이러스-2가 숙주세포 내에서 생산되는 RNA전사체를 모두 분석하는데 성공했다.

이번 분석에서 바이러스 유전자의 정확한 위치를 찾아내고 기존 분석법으로는 확인되지 않았던 RNA들을 찾았다. 또  바이러스의 RNA에 화학적 변형이 최소 41곳에서 일어 난다는 것도 발견했다.

 이번 연구로 바이러스 전사체가 어떻게 구성됐고 바이러스 유전자들이 유전체 상의 어디에 위치하는지를 정확히 파악할 수 있게 됐으며 연구결과는 생명과학 분야 권위지인 셀(Cell) 온라인판에 지난 9일자로 실렸다.(논문명:The architecture of SARS-CoV-2 transcriptome).

[대전=뉴시스] 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 유전체RNA 및 하위유전체RNA 구성, 바이러스 입자 구조의 모식도

연구팀에 따르면 사스코로나바이러스-2는 DNA가 아니라 RNA 형태의 유전자를 지니고 있다. 바이러스는 숙주세포에 침투해 유전정보가 담긴 RNA(genomic RNA)를 복제하는 한편 유전체RNA를 바탕으로 다양한 '하위유전체 RNA(subgemomic RNA)'를 생산(전사)한다.

이 하위유전체는 바이러스 입자구조를 구성하는 여러 단백질을 합성하며 복제된 유전자와 함께 숙주세포 안에서 바이러스 완성체를 이루고 이후 세포를 탈출, 새로운 세포를 감염시킨다. 숙주세포 안에서 생산된 RNA의 총합을 '전사체(Transcriptome)'라 한다.

김 단장 연구팀은 이번 연구에서 유전체RNA로부터 생산되는 하위 유전체RNA를 실험적으로 규명하고 각 전사체의 염기서열(유전정보)을 모두 분석, 유전체RNA 상에 유전자들이 어디에 위치하는지 정확하게 찾아냈다.

이를 통해 기존에 알려진 것처럼 하위유전체 RNA는 10개가 아닌 9개라는 사실과 세포 내에서 생산되는 RNA 수십여 종도 추가로 발견했다. 또 융합, 삭제 등 다양한 형태의 하위유전체 RNA 재조합도 빈번하게 일어난다는 사실을 확인했다. 

김빛내리 단장은 "새로 발견한 RNA들이 바이러스 복제와 숙주의 면역 반응을 조절하는 단백질로 작용하는지 확인해볼 필요가 있다. 또 RNA의 화학적 변형은 바이러스 생존 및 면역 반응과 관련이 있을 것으로 보인다"고 말했다.

그는 "이 RNA들과 RNA 변형은 바이러스 치료제를 개발할 때 새롭게 표적으로 삼을 만한 후보군"이라며 "사스코로나바이러스-2 각 전사체의 정량을 정확하게 파악했으며, 이를 토대로 진단용 유전자증폭기술(PCR)을 개선할 수 있을 것"이라고 강조했다.

김 단장은 이어 "국내 최초로 도입한 나노포어 직접 RNA 염기분석법과 DNA 나노볼 염기분석법의 상호 보완법도 확인했다"며 "이번 연구는 사스코로나바이러스-2 유전자에 대한 풍부한 정보와 세밀한 지도를 제시, 바이러스의 증식원리를 이해하고 새로운 치료전략을 개발하는 데 기여할 것"이라고 덧붙였다.


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