MicroRNA 연구기법 및 당뇨병 관련 MicroRNA 연구의 최신지견

김지원

가톨릭의대

miRNA란? 동,식물 genome에서 encode된 길이 21nucleotides 가량의 small RNA molecules (miRNA)로써, 특정 mRNA의 3'-UTR(3'-untranslated regions)과 결합하여 특정 유전자의 발현을 조절할 수 있는 highly conserved small RNA로 발생 및 분화에 중요한 역할을 한다. 현재 Human과 mouse에서 약 1000여개 정도의 miRNA가 알려져 있다.

miRNA가 발견되기 전까지는 RNA의 역할이란 DNA에 담겨있는 유전정보를 단백질로 변환시키는 과정에서 단순히 DNA의 유전정보를 전달하고 아미노산을 운반하는 조연으로만 인식되어 왔다. 즉 유전정보를 가진 DNA의 염기서열은 mRNA로 그대로 옮겨진 다음, 다시 세포질에 있는 리보솜의 tRNA를 거쳐 단백질을 합성한다. 그런데 miRNA는 이 과정에서 mRNA와 상보적인 결합을 통해 세포 내 유전자 발현 과정의 중추적 조절인자로 작용한다. miRNA는 messenger RNA에 결합하여 단백질의 합성을 조절하거나 유전자의 전사를 조절함으로써 발생, 세포분화, 세포사멸, 암 발생 과정 등 여러 분야에서 핵심적인 역할을 한다.

실질적으로 동물에서 연구된 모든 miRNAs는 targeted gene의 mRNA level에 영향을 주지 않고 단백질 발현 level을 감소시킨다. 또한 miRNA는 RISC에 연결되어 targeted mRNA에 상보적인 결합을 보이지만 miRNA 중앙 부분은 mismatch로 남아있게 되어 실험 기법으로 사용하는 siRNA와는 달리 mRNA degradation 과정이 없다. 그러나, 식물 miRNA는 target mRNA에 perfect match를 보임으로써 mRNA degradation을 유도하여 RNAi 현상을 유도한다. 또한, yeast에서는 miRNA가 chromatin methylation을 유도함으로써 transcriptional repression에 관여한다는 증거가 제시되고 있다. mRNA는 miRNA의 binding sites를 여러 개 포함하고 있을 경우 translational repression에 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 이렇게 miRNAs의 target sites를 mRNA가 많이 가지고 있는 경우, 그 세포 내 유전자 발현에 있어 miRNA 집단에 의해 상당한 영향을 받을 수 있으므로, mRNA 분석에 근거한 gene expression profile이 단백질 발현결과와 항상 상관관계를 이루지 않음을 설명할 수 있는 근거가 된다.

miRNA도 mRNA와 유사하게 조직에 따라 다양한 expression profiles을 보이고 있다. 발생중인 조직이나 성장한 기관에서의 miRNA expression은 매우 unique한 profiles을 가지고 있음이 밝혀지고 있다. 25 human tissues의 miRNA expression profiles을 비교해 보면, 연관된 조직간에는 유사한 profiles이 관찰되고 비유사성 조직간에는 차이 나는 profiles을 관찰할 수 있다. 결론적으로 miRNA는 성인 기관 내 조직 발생에 중요한 factors임을 추측할 수 있다. 만약 miRNAs가 oncogenesis, inflammatory response, 혹은 다른 질병에 관여되어 진다면, 진단 markers 혹은 심지어 치료 target이 될 수도 있다.