'노벨상 후보' 꼽히던 그녀, 코로나 이어 B형간염 치료 길 텄다

김빛내리 교수/사진=IBS, 아산사회복지재단

신종 코로나 바이러스 RNA(리보핵산) 전사체를 분석, 세계 최초로 공개했던 김빛내리 서울대 생명과학부 교수가 이번에는 B형간염바이러스(HBV)가 어떻게 스스로를 보호하는지 원리를 밝혀냈다. RNA를 이용한 유전자 치료 효율을 높이는데 기여할 것으로 기대하고 있다.

기초과학연구원(IBS) RNA 연구단(단장 김빛내리) 연구팀은 B형간염 바이러스(HBV)와 거대세포바이러스(CMV)가 숙주세포의 RNA 보호시스템을 역이용한다는 사실을 규명했다. 이번 RNA 연구단의 연구 결과는 국제 학술지 네이처 구조 분자 생물학에 소개됐다.
바이러스 스스로 보호하는 원리 규명…B형간염바이러스 치료 열쇠될 듯

숙주세포 자원 활용, '혼합꼬리' 만들어 생존력 높인다
B형간염바이러스는 전세계적으로 매년 약 80만명의 사망자를 낸다. 거대세포바이러스는 면역력이 약한 환자들의 폐렴, 뇌염 등을 유발한다. 이들은 치명적인 바이러스지만 아직까지 근본적인 치료법은 없었다. 바이러스는 숙주의 면역시스템을 피하기 위해 저마다 생존전략을 세우는데 B형간염 바이러스와 거대세포 바이러스가 자신을 보호하는 원리와 메커니즘이 밝혀지지 않았기 때문이다.


연구진은 바이러스의 RNA 연구를 통해 이 문제를 해결했다. 우선 RNA 안정화에 중요한 RNA 꼬리를 살펴보기 위해 자체 개발한 RNA 염기서열 분석법인 꼬리서열분석법(TAIL-seq)을 적용했다.

그 결과 B형간염바이러스와 거대세포바이러스의 RNA에 다양한 염기로 이뤄진 '혼합꼬리'의 존재를 발견했다. 혼합꼬리는 원래 세포가 자신의 RNA를 보호하기 위해 활용하는 시스템이다. RNA 연구단은 이전 연구에서 혼합꼬리가 RNA의 분해를 막아 유전자를 활성화하는데 기여한다는 사실을 밝혔다. 일부 바이러스 역시 RNA 안정성을 높이고자 숙주세포의 자원을 활용하고 생존 전략을 모방해 혼합꼬리를 만들어낸다는 것이다.

나아가 혼합꼬리 생성에 'TENT4' 단백질과 'ZCCHC14' 단백질 복합체가 이용됨을 규명했다. 바이러스 RNA의 일부에는 실핀 모양의 '헤어핀'이라는 구조물이 있는데, 이 구조물에 단백질 복합체가 결합하면 TENT4 단백질이 혼합꼬리를 만들어낸다. 즉 헤어핀이 혼합꼬리 생성 유도의 도화선 역할을 한다는 의미다.


이번 연구로 혼합꼬리 형성을 돕는 단백질과 헤어핀을 표적으로 삼는 새로운 감염 치료법 개발이 가능할 것으로 보인다. 헤어핀과 단백질 복합체의 결합을 막으면 바이러스의 안정성을 낮출 수 있어서다.

김빛내리 단장은 "B형간염 바이러스와 거대세포 바이러스의 생존 전략인 혼합꼬리 생성 원리를 규명했다"며 "혼합꼬리를 이용한 유전자 치료 기술에도 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
세계 최초로 코로나 RNA 전사체 해독

정밀 진단, 치료제 개발 '단초'이에 앞서 지난 4월 김빛내리 단장은 장혜식 서울대 생명과학부 교수 연구팀이 질병관리본부와 공동연구로 숙주(원숭이)세포에서 증식한 바이러스의 유전체와 전사체를 분석하여 고해상도 유전지 지도를 완성했다. 코로나 19(신종 코로나 바이러스 감염증) 치료법 개발에 결정적인 단초를 제공할 것으로 기대된다.

연구팀은 질병관리본부로부터 코로나19 바이러스 샘플을 제공받아 두 종류의 염기서열(유전정보) 분석법을 동시에 실시, 코로나 바이러스가 숙주세포에 침투한 후 생산한 RNA 전사체를 모두 분석했다. 전사체는 숙주세포 안에서 생산된 RNA의 총합을 말한다.

김빛내리 단장은 마이크로RNA(miRNA) 연구 분야의 세계적 석학으로, 매년 노벨상 유력 후보자로 이름이 거론돼왔던 국내 과학자다. 김 교수는 특히 줄기세포와 암세포에서 RNA 기능을 규명, 네이처·사이언스·셀 등 세계 최상위 학술지에 10여 편의 논문을 게재하며 세계적 주목을 이끌었다.

그가 이끄는 IBS RNA연구단은 세계 최고 수준의 RNA 연구 역량을 갖추고 있고 그간 각종 바이러스 연구도 해왔다.