[바이오타임즈] 한국연구재단은 박만성(고려대 의과대학), 김윤기(고려대 생명과학과), 백대현(서울대 생명과학부) 교수 공동연구팀이 신종 코로나 바이러스감염증(COVID-19)의 원인인 사스코로나바이러스-2(SARS -CoV-2)의 감염 후 시간에 따른 번역체 및 전사체의 양상을 측정한 고해상도의 지도를 제작했다고 밝혔다.

전사체는 유전정보가 담긴 유전체에서 전사되는 RNA 총체이며, 번역체는 전사체를 해독하여 단백질을 생산하는 번역과정의 종합적인 양상을 말한다.

의학 및 생명과학전문가들은 코로나19의 병태생리를 이해하고 백신과 치료제를 개발하기 위해서는 바이러스 유전자의 발현의 원리를 밝히고, 감염 후 인간 및 바이러스 유전자 발현 패턴의 변화를 관찰하는 것이 필수적이라고 말한다.

이를 위해 연구진은 SARS-CoV-2와 인간 숙주 유전체의 전사, 번역 양상 등을 측정할 수 있는 다양한 NGS 실험들(mRNA-seq, RPF-seq, QTI-seq, sRNA-seq)을 수행했다.

사스코로나바이러스-2는 스파이크 같은 특징적인 구조 단백질과 유전체를 숙주에 퍼트리기 위한 복제 단백질 등에 대한 정보를 담은 12개의 유전자를 가지고 있다. 이들 유전자로부터 단백질을 만드는 중간과정인 전령RNA(mRNA)를 만드는 전사 과정은 비교적 잘 알려졌지만, 전령RNA로부터 단백질이 생성되는 번역과정은 많이 알려지지 않았다.

감염 후 시간에 따른 숙주와 바이러스의 유전체 발현의 변화를 측정한 데이터도 부족해 병리학적 기전 이해에 어려움이 있었다.
 

연구팀은 사스코로나바이러스-2 감염 후 다양한 시간대에 걸쳐 인간 세포 및 바이러스 유전체의 번역 및 전사 양상을 측정하고 대규모 차세대 염기서열 분석 데이터를 얻는 데 성공했다.

나아가 이렇게 얻은 사스코로나바이러스-2 번역체 지도를 토대로 바이러스의 단백질 생성 효율을 조절하는 신규 인자를 발굴하고 TIS-L(Translation initiation site located in the leader)이라 이름 지었다. 사스코로나바이러스-2 유전체의 리더 지역에 위치한 번역 시작 부위라는 의미를 담았다.

특히 연구팀은 TIS-L이 신종 코로나바이러스감염증 백신의 주요 표적인 스파이크 단백질을 비롯한 바이러스 단백질들의 번역 효율에 큰 영향을 미침을 실험적으로 검증했다.

또한 인간 유전자의 발현 패턴 변화를 분석하여, 바이러스 감염 후 시간에 따라 서로 유사한 발현 양상을 보이는 유전자 집단을 탐지했다. 감염 초기에는 세포 스트레스와 관련한 유전자들이, 후기에는 면역 반응과 관련한 유전자들이 크게 반응함을 확인했다.

연구팀은 이번 연구 결과가 사스코로나바이러스-2의 감염 기작 및 병태생리의 이해를 돕는 한편, TIS-L을 표적으로 한 치료제 연구의 실마리가 될 것으로 기대하고 있다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 8월 25일 자에 게재됐다.

[바이오타임즈=정민구 기자] news@biotimes.co.kr

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