DNA의 그림자에서 나온 RNA, 질병 치료의 새 열쇠 될까

당신의 눈과 뇌, 발가락을 구성하는 세포들은 완전히 다르지만, DNA 설계도는 동일하다. 그렇다면 이 놀라운 다양성은 어디서 나오는 걸까? 과학자들이 주목하고 있는 답은 바로 DNA의 사촌격인 RNA다.

오랫동안 RNA는 DNA의 심부름꾼 정도로 여겨졌다. 유전 정보를 DNA에서 받아 세포 곳곳에 전달하는 단순한 역할 말이다. 하지만 최근 연구들은 RNA가 생명체의 진짜 지휘자였음을 보여주고 있다.

DNA의 98%는 '암흑물질'이었다

놀라운 사실 하나. 인간 DNA 중 단백질을 만드는 부분은 고작 2%뿐이다. 나머지 98%는 과학자들이 '게놈의 암흑물질'이라 부르는 영역이다. 이 암흑물질에서 만들어지는 것이 바로 다양한 형태의 RNA들이다.

토마스 베글리 교수팀이 주도하는 인간 RNA 지도 작성 프로젝트(Human RNome Project)는 이 미지의 영역을 탐험하고 있다. 인간게놈프로젝트가 DNA 서열을 밝혔다면, 이번엔 모든 RNA와 그 변형들을 해독하겠다는 야심찬 계획이다.

DNA가 정보 저장소라면, RNA는 정보 접근과 조절의 핵심이다. 언제, 어디서, 어떤 단백질을 만들지 결정하는 것이 바로 RNA의 역할이다.

50가지 얼굴을 가진 RNA

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RNA의 진짜 힘은 그 화학적 다양성에 있다. 인간 세포에는 50가지 이상의 RNA 변형이 존재한다. 반면 DNA의 후성유전학적 표지는 손에 꼽을 정도다.

이 RNA 변형들은 세포 상태에 따라 실시간으로 변화한다. 예를 들어 스트레스를 받지 않은 정상 세포에서는 특정 RNA 변형 패턴이 스트레스 반응 단백질을 만드는 RNA들을 제거한다. 하지만 세포가 스트레스를 받으면 이 패턴이 즉시 바뀌어 스트레스 대응 단백질들이 대량 생산된다.

연구진은 단백질 합성에 핵심적인 전달RNA(tRNA) 변형이 암과 항암제 내성의 주요 원인임을 발견했다. 이 변형들은 발달 장애와 신경질환과도 깊은 연관이 있다.

기술의 벽을 넘어서

RNA 연구가 어려운 이유는 명확하다. DNA보다 불안정하고 구조가 복잡하며, 연구 도구도 부족하다. 하지만 최근 20년간 기술 발전으로 상황이 바뀌고 있다. 과학자들은 이를 'RNA 르네상스'라 부른다.

mRNA 백신이 코로나19 팬데믹을 해결한 것처럼, RNA는 이제 가장 매력적인 치료제 후보가 됐다. 문제는 RNA 변형을 동시에 여러 개 감지할 수 있는 기술이 아직 부족하다는 점이다.

전 세계 연구진들이 새로운 시퀀싱 기술과 접근법을 개발하며 인간 RNA 지도 완성에 도전하고 있다. 건강한 세포와 질병 세포의 RNA 변형을 모두 카탈로그화하는 것이 목표다.