국내 연구팀이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 바이러스의 고해상도 유전자 지도를 완성했다. 이에 따라 치료제 후보물질 개발과 검사 진단 시간 단축에 기여할 것으로 기대된다.
유전자 지도를 완성한 곳은 기초과학연구원(IBS·원장 노도영) RNA 연구단과 질병관리본부 국립보건연구원 공동 연구팀이다.
코로나19 바이러스는 숙주 세포에 침투해 유전정보가 담긴 RNA를 복제하고 다양한 하위 유전체 리보핵산(RNA)를 생산한다. 이 하위 유전체는 바이러스 표면의 스파이크 단백질을 합성해 세포를 감염시키는 역할을 한다. 이처럼 숙주세포 안에서 생산된 유전체 RNA와 하위 유전체 RNA 등을 합쳐 ‘전사체’라 부른다.
공동 연구팀은 두 종류의 차세대 염기서열 분석법을 통해 숙주세포 내에서 생산되는 코로나19 바이러스 전사체를 모두 분석했다. 이를 통해 바이러스 유전자의 정확한 위치를 찾아냈다. 기존 분석법으로 확인되지 않던 RNA 수십여 종도 발견했다. 융합·삭제 등 다양한 형태의 하위 유전체 RNA 재조합도 빈번하게 일어난 것을 확인했다. 최소 41곳에서 RNA에 화학적 변형이 일어난다는 사실도 규명했다. RNA 변형은 인체의 선천적인 면역 체계를 회피하기 위해 바이러스가 일으키는 반응이다.
기존에는 하위 유전체 RNA가 10개 있다고 알려져 있었지만 그 중 9개의 하위 유전체 RNA만 실제로 존재하는 것으로 나타났다. RNA 수십여 종을 추가로 발견했다.
기존 연구에서도 코로나19 바이러스의 유전체 정보가 보고되었지만 유전체 RNA 정보를 기반으로 유전자의 위치를 예측하는 수준에 머물렀다.
공동 연구팀은 질병관리본부 국립보건연구원에서 숙주세포에 배양한 바이러스를 불활화한 후 두 가지 차세대 염기서열 분석법을 함께 적용해 새로운 사실을 찾아냈다. 연구팀이 국내 최초로 도입한 ‘나노포어 직접 RNA 염기분석법’을 활용하면 코로나19 바이러스의 매우 긴 RNA 염기서열을 절단하지 않고 통째로 분석할 수 있다. 일반적으로 RNA 염기서열 분석은 DNA로 변환한 뒤 분석하지만 이 분석법은 RNA 염기를 변환과정 없이 그대로 읽어 분석할 수 있다. 물론 ‘DNA 나노볼 염기분석법’은 염기서열을 한 번에 분석할 수는 없지만 높은 정확도와 대용량으로 분석할 수 있어 정확도가 낮고 적은 용량을 분석하는 나노포어 직접 RNA 염기분석법을 보완할 수 있다.
김빛내리 IBS RNA연구단장은“새로 발견한 RNA들이 바이러스 복제와 숙주의 면역 반응을 조절하는 단백질로 작용하는지 확인해볼 필요가 있다”며 “이 RNA들과 RNA 변형은 바이러스 치료제를 개발할 때 새롭게 표적으로 삼을만한 후보군”이라고 말했다. 이어 “코로나19 전사체의 정량을 정확하게 파악해 진단용 유전자증폭기술(PCR)을 개선할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
한편 이번 연구의 제1저자는 김동완 서울대 석박사통합과정생(IBS)이며 공동교신저자가 서울대의 김빛내리 교수와 장혜식 교수다. 질병관리본부 국립보건연구원의 이주연·양정선·김준원 박사도 함께 했다. /고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com
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