김빛내리 교수, 코로나19 유전자분석 비밀 풀었다..치료제 속도

김빛내리 서울대 생명과학부 교수 /사진=머니투데이DB

국내 기초과학 연구자들이 노벨상 수상자 후보로 꼽는 김빛내리 서울대 생명과학부 교수와 질병관리본부(질본) 공동 연구팀이 세계 최초로 코로나19의 유전자 비밀을 풀었다. 연구팀이 코로나19의 RNA(리보핵산) 전사체를 분석하는 방법으로 고해상도 유전자지도를 완성하면서 치료제 개발에 속도가 붙을 전망이다.

기초과학연구원(IBS)은 IBS 단장인 김 교수와 IBS 연구위원인 장혜식 서울대 생명과학부 교수의 연구팀이 질본과 공동으로 연구한 결과 코로나19의 원인인 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 유전자 지도가 만들어졌다고 지난 9일 밝혔다.

연구팀은 관련 논문을 같은날 국제 학술지 셀(Cell) 온라인판에 게재했다. '사스코로나바이러스-2 전사체의 구조'라는 제목의 논문이다. 질본이 제공한 불활성화 코로나19 바이러스의 RNA 전사체를 연구한 결과다.

연구팀은 '나노포어 직접 RNA 시퀀싱'과 '나노볼 DNA 시퀀싱'이라는 차세대 염기서열 분석법을 활용해 숙주세포에서 형성된 사스코로나바이러스-2의 RNA 전사체를 분석했다.

연구팀은 이를 통해 바이러스 서열 정보 안에서 유전자의 정확한 위치를 찾아냈다. 기존 분석법으로 다 확인되지 않은 RNA도 발견했다.

연구팀은 사스코로나바이러스-2의 RNA의 최소 41곳에서 화학적 변형이 일어난다는 것도 확인했다.

SARS-CoV-2의 유전자와 하위 유전체 RNA의 구성, 바이러스 입자 구조의 개략도 /사진=기초과학연구원

연구팀은 변형 RNA는 RNA 염기 서열 측면에서 동일한 유전 정보를 갖고 있지만 변형되지 않은 RNA와는 다른 특성을 가진다고 봤다. 변형 RNA의 알려지지 않은 특성을 파악할 경우 바이러스 항체 등 코로나19 퇴치법을 발견할 단서를 찾을 수 있다는 설명이다.

사스코로나바이러스-2는 DNA가 아닌 RNA 형태의 유전자를 지녔다. 이 때문에 숙주세포에 침투해 RNA를 복제한다. 또 유전체 RNA를 바탕으로 계속 하위 유전체 RNA를 생산한다.

하위 유전체가 바이러스의 겉면과 겉면에 왕관 모양으로 붙어있는 스파이크 단백질 등 바이러스를 구성하는 단백질을 합성한다. 그러면서 숙주세포 안에서 바이러스 완성체를 이룬 후 배출돼 새로운 세포를 감염시킨다.

중국 상하이 공중보건임상센터도 지난 1월 사스코로나바이러스-2의 DNA 유전체 정보를 처음 공개했다. DNA 진단키트 개발의 바탕이 된 자료다.

하지만 사스코로나바이러스-2의 유전자 구조상 중국 자료로는 유전체 RNA 정보를 기반으로 정확한 RNA 위치를 '예측'하는 수준에 그쳤다.

컴퓨터과학을 전공한 계산생물학자인 장 교수는 이번 연구에서 유전체 분석에 빅데이터를 활용했다. 덕분에 통상 6개월 걸리는 RNA 전사체 분석 기간을 3주 만에 완료했다. 셀도 논문 심사과정을 이례적으로 한달 이내로 빠르게 진행해 논문이 세상에 일찍 빛을 볼 수 있었다.

김 교수는 "(새로 발견된 RNA 유전체가) 바이러스 복제와 면역 반응에 중요한 역할을 하는지 확인하기 위해 RNA 변형을 연구해야 한다"며 "이번 연구가 바이러스를보다 효과적으로 퇴치하기위한 진단 및 치료법 개발에 기여할 것이라고 확신한다"고 밝혔다.

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백지수 기자 100jsb@mt.co.kr

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