코로나19의 비밀 풀었다..RNA전사체 첫 분석(아시아경제 2020.04.10 08:19)

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사스코로나바이러스-2의 생활사

국내 연구진이 신종 코로나바이러스(코로나19)의 고해상도 유전자 지도를 완성했다. 코로나19의 RNA 전사체를 분석한 최초의 연구 결과다. 코로나19의 고정밀 진단시약과 치료제 개발에 결정적인 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

기초과학연구원(IBS)은 10일 김빛내리 RNA 연구단 단장, 장혜식 연구위원(서울대 생명과학부 교수) 연구팀이 질병관리본부 국립보건연구원과의 공동 연구 결과에 대해 이같이 밝혔다.

코로나19 원인 바이러스의 RNA전사체 정보 확보

사스코로나바이러스-2의 유전체RNA 및 하위유전체RNA 구성, 바이러스 입자 구조의 모식도

연구팀은 코로나19의 원인인 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 고해상도 유전자 지도를 확보했다. 정확하게는 나노포어 직접 RNA(리보핵산) 시퀀싱 등 두 종류의 차세대 염기서열 분석법을 활용해 사스코로나바이러스-2 와 관련한 RNA 정보를 모두 분석해냈다.

연구팀이 분석한 것은 사스코로나바이러스-2의 유전체와 바이러스가 숙주세포에 침투해 생산해낸 RNA전사체다. 코로나19나 원인 바이러스 모두 RNA로 유전자가 이뤄져 있는데 이에 대한 정보를 모두 파악한 것이다. 또 바이러스가 침투해 세포 내에 만들어낸 RNA의 총합인 '바이러스의 RNA 전사체'도 어떻게 구성돼 있는지 알아냈다.

코로나 바이러스 진단 및 치료제 개발에 새 장

김빛내리 IBS RNA 연구단장(공동교신저자)

또한 연구팀은 바이러스의 변형에 대해서도 실마리를 찾았다. 연구팀은 RNA에서 메틸화와 같은 화학적 변형을 발견했는데, 이를 통해 바이러스가 기존에 알려지지 않은 새로운 특성을 가질 수 있음을 확인했다. 연구팀은 이번 발견이 사스코로나바이러스-2의 생활사와 병원성을 이해하는 데 도움이 될 것이라고 밝혔다.

김빛내리 단장은 "새로 발견한 RNA들이 바이러스 복제와 숙주의 면역 반응을 조절하는 단백질로 작용하는지 확인해볼 필요가 있다. 또 RNA의 화학적 변형은 바이러스 생존 및 면역 반응과 관련이 있을 것으로 보인다"라고 밝혔다. 그는 이어 "이 RNA들과 RNA 변형은 바이러스 치료제를 개발할 때 새롭게 표적으로 삼을만한 후보군"이라며"이번에 사스코로나바이러스-2 각 전사체의 정량을 정확하게 파악했으며, 이를 토대로 진단용 유전자증폭기술(PCR)을 개선할 수 있을 것"이라고 설명했다.

한편 이번 연구를 주도한 김빛내리 단장은 마이크로RNA(miRNA) 연구 분야의 세계적 석학으로, 매년 노벨상 유력 후보자로 이름이 거론돼왔던 국내 과학자다.

 

김빛내리-질본, 바이러스 유전자 위치 찾았다 (헬로디디 2020.04.10)

IBS-질본, 사스코로나바이러스-2 고해상도 유전자 지도 완성
숨겨진 RNA·RNA변형 발견

국내 연구진이 코로나바이러스감염증19(코로나19)의 RNA전사체를 세계최초로 모두 분석하는데 성공했다. 바이러스 유전자의 위치를 정확히 파악했으며, 바이러스 RNA의 화학적 변형도 40여개 찾아냈다. 바이러스의 숨겨진 비밀을 풀어 새로운 치료법을 개발하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

IBS(기초과학연구원·원장 노도영)는 9일 김빛내리·장혜식 IBS RNA 연구단팀이 사스코로나바이러스-2의 고해상도 유전자 지도를 완성했다고 밝혔다. 질병관리본부 국립보건연구원과 공동연구한 결과다.

질본과 IBS가 공동연구를 통해 사스코로나바이러스-2의 고해상도 유전자지도를 완성했다. 바이러스의 숨겨진 비밀을 풀어 새로운 치료법을 개발하는데 도움이 될 것으로 기대된다.<사진=IBS 제공>

연구팀에 따르면 기존 연구에서는 사스코로나바이러스-2의 유전체 정보가 보고됐지만 유전체 RNA정보를 기반으로 유전자 위치를 예측하는 수준에 머물렀다. 이번 연구에서는 유전체RNA로부터 생산되는 하위유전체RNA를 실험적으로 규명했다. 또 각 전사체의 염기서열(유전정보)을 모두 분석해 유전체RNA 상에 유전자들이 어디에 위치하는지 정확하게 찾아냈다.

하위유전체RNA도 9개만 실제 존재함을 확인했다. 기존에는 10개로 알려져있었다. 이 외에도 세포 내에서 생산되는 RNA 수십여 종을 추가로 발견했다. 기존 분석법으로는 확인되지 않았던것들이다.

융합, 삭제 등 다양한 형태의 하위유전체 RNA 재조합도 빈번하게 일어남을 확인했다. 바이러스의 RNA에 화학적 변형(최소 41곳)도 발견했다. 더불어 바이러스 RNA에서 메틸화와 같은 화학적 변형도 규명했다. 이번에 발견한 변형은 사스코로나바이러스-2의 생활사와 병원성을 이해하는데 도움이 될 것으로 보인다.

이번 연구는 질병관리본부가 지난 2월 코로나19 바이러스를 연구팀에 제공하면서 가능했다. 특히 계산생물학자인 장혜식 연구위원(서울대 생명과학부 교수)의 활약으로 보통 6개월 걸리는 RNA 전사체 분석을 3주만에 끝낸 것으로 알려진다.

김빛내리 단장은 "새로 발견한 RNA들이 바이러스 복제와 숙주의 면역 반응을 조절하는 단백질로 작용하는지 확인해볼 필요가 있다. 또 RNA의 화학적 변형은 바이러스 생존 및 면역 반응과 관련이 있을 것으로 보인다"며 "이 RNA들과 RNA 변형은 바이러스 치료제를 개발할 때 새롭게 표적으로 삼을만한 후보군"이라고 말했다.

이어 그는 "이번에 사스코로나바이러스-2 각 전사체의 정량을 정확하게 파악했다. 이를 토대로 진단용 유전자증폭기술(PCR)을 개선할 수 있을 것"이라며 "사스코로나바이러스-2 유전자에 대한 풍부한 정보와 세밀한 지도를 제시함으로써 바이러스의 증식원리를 이해하고 새로운 치료전략을 개발하는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 셀(Cell) 4월 9일자 온라인판에 게재됐다.

 

김빛내리 교수, 세계 최초 '코로나19 유전자 지도' 해독(데일리메디 2020년 04월 10일 05시 21분)

코로나 바이러스 진단시약·치료제 개발 기여 기대

국내 대표적 노벨상 수상자 후보로 꼽히는 김빛내리 서울대 생명과학부 교수가 이끄는공동 연구팀이 코로나19 RNA 전사체를 세계 최초로 분석해 공개했다. 이번 성과는 향후 코로나 바이러스의 고정밀 진단시약과 치료제 개발에 기여할 것으로 기대된다.

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) RNA 연구단은 김빛내리 단장・장혜식 연구위원(서울대 생명과학부 교수) 연구팀이 질병관리본부 국립보건연구원과의 공동연구를 통해 코로나19 원인인 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 고해상도 유전자 지도를 완성했다고 9일 밝혔다.

연구팀은 두 종류의 차세대 염기서열 분석법(나노포어 직접 RNA 시퀀싱, 나노볼 DNA 시퀀싱)을 활용해 사스코로나바이러스-2가 숙주세포 내에서 생산되는 RNA전사체를 모두 분석했다. 이 분석에서 바이러스 유전자의 정확한 위치를 찾아내면서 기존 분석법으로는 확인되지 않았던 RNA와 RNA의 화학적 변형을 발견했다.

이를 통해 바이러스 전사체가 어떻게 구성됐는지 이해하고 바이러스 유전자들이 유전체 상의 어디에 위치하는지를 정확히 파악할 수 있게 됐다. 사스코로나바이러스-2 유전자의 복잡하면서도 숨겨진 비밀들을 풀 수 있는 지도를 확보할 수 있게 된 것이다.  또 유전체와 전사체에 대한 빅데이터를 생산, 후속 연구를 위한 다양한 정보도 제공하고 있다.

사스코로나바이러스-2는 DNA가 아니라 RNA 형태 유전자를 지니고 있다. 바이러스는 숙주세포에 침투해 유전정보가 담긴 RNA를 복제하는 한편 유전체RNA를 바탕으로 다양한 ‘하위유전체 RNA’를 생산한다. 이 하위유전체는 바이러스 입자구조를 구성하는 여러 단백질(스파이크, 외피 등)을 합성하며 복제된 유전자와 함께 숙주세포 안에서 바이러스 완성체를 이룬다. 이후 세포를 탈출하여 새로운 세포를 감염시킨다. 기존 연구에서 사스코로나바이러스-2의 유전체 정보가 보고됐지만 유전체RNA정보를 기반으로 유전자의 위치를 예측하는 수준에 머물렀다.

김 단장 연구팀은 이번 연구에서 유전체RNA로부터 생산되는 하위유전체RNA를 실험적으로 규명하는 한편, 각 전사체의 염기서열을 모두 분석해 유전체RNA 상에 유전자들이 어디에 위치하는지 정확하게 찾아냈다.

김빛내리 단장은 "이번 연구는 사스코로나바이러스-2 유전자에 대한 풍부한 정보와 세밀한 지도를 제시함으로써 바이러스 증식 원리를 이해하고 새로운 치료전략을 개발하는 데 기여할 것”이라고 말했다.

 

영광 출신 김빛내리 교수, 코로나 치료 열쇠 찾았다… 노벨상 눈 앞에(전남일보 2020년 4월 11일 오전 10:36)  

세계 최초 코로나19 고해상 유전자 지도 제작
백수동초교 졸업...할아버지 광주학생독립운동 유공자
매년 노벨상 후보에 거론…'셀'도 이례적 신속 게재
빅데이터 제공, 증식원리 통해 신약 개발에 기여

전남 영광 출신인 김빛내리 서울대 교수가 단장으로 있는 있는 기초과학연구원(IBS)의 RNA 연구단이 세계 최초로 코로나19의 원인인 사시코로나바이러스-2의 고해상도 유전자 지도를 완성해 큰 주목을 받고 있다.

김 단장은 영광 백수읍에서 태어나 백수동초등학교를 졸업한 뒤 서울로 이사, 서울대 등을 나온 향우여서 광주·전남 지역에서도 반가운 표정이 역력하다.

기초과학연구원(IBS)은 김 단장과 장혜식 연구위원(서울대 생명과학부 교수) 연구팀이 질병관리본부 국립보건연구원과의 공동 연구를 통해 코로나19의 원인인 사시코로나바이러스-2의 고해상도 유전자 지도를 완성했다고 10일 밝혔다.

우리나라의 노벨상 수상 가능성에 가장 근접했다고 평가를 받고 있는 김 단장이 또 하나의 성과를 거둔 것이다.

과학연구원에 따르면 코로나 바이러스는 DNA가 아니라 RNA 형태의 유전자를 갖고 있다. 연구팀은 바이러스 유전자의 정확한 위치를 찾아내는 한편 기존 분석법으로는 확인되지 않았던 RNA들을 찾고, 바이러스의 RNA에 최소 41곳의 화학적 변형이 일어남을 찾아냈다.

사스코로나바이러스2는 DNA가 아닌 RNA 형태의 유전자로 구성되며 숙주에 침투해 해당 세포에서 RNA를 복제한다. 또 그 하위 유전체는 바이러스 입자구조를 구성하는 여러 단백질을 합성해 복제된 유전자와 더불어 숙주세포 속에서 바이러스 완성체를 이루게 된다. 이것이 세포를 탈출하면 새로운 세포를 감염시키는 방식으로 확산된다.

앞서 중국 상하이 공중보건임상센터 등이 지난 1월 사스코로나바이러스2의 DNA유전체 정보를 처음 공개했지만 해당 정보로는 유전자 위치를 정확히 알 수 없었고 예측하는 수준에만 머물렀었다. 김 단장 공동연구팀의 이번 연구 성과로 코로나19를 유발하는 바이러스 유전자의 정확한 위치를 확인하게 됐다. 사스코로나바이러스-2 유전자의 복잡하면서도 숨겨진 비밀들을 풀 수 있는 지도를 확보할 수 있게 된 것이다.

연구결과와 더불어 이번 연구를 주도적으로 이끌어낸 김 단장에 대한 관심도 매우 높다. 1969년생인 김 단장은 영광출신으로 지난 2004년 서울대 생명과학부 조교수가 된 이후 생명과학 분야에서 세계적 이목을 끌었다. 2006년 마크로젠 여성과학자상, 2007년 여성 과학자의 노벨상으로 불리는 로레알 유네스코 여성과학자상 등을 수상했다.

2009년에는 40세 나이로 호함 의학상을 수상해, 역대 수상자 중 가장 젊은 수상자로 눈길을 끌었다. 이어 2010년 세계적 생명과학 분야 학술지인 Cell지 편집위원이 됐고 젊은 나이에 서울대 생명과학부 석좌교수로 자리를 잡았다. 이와 함께 우리나라 기초연구 최고 레벨인 국가과학자도 됐다.

비록 2007년 38세에 위암 선고를 받고 위기를 맞기도 했지만 약물 치료로 완치에 성공했다. 회복 후에도 연구실로 복귀해 암을 정복하기 위한 연구에 매진해 주목을 받았다.

김 단장에 대한 업적이 얼마나 높은지는 이번 연구 발표에서도 드러났다. 김 단장의 연구팀은 현재 교정 작업 중이지만 코로나 사태의 심각성을 고려해 미리 공개했다. 생명과학 분야 권위지인 셀은 빠른 심사과정으로 지난 9일 온라인에 게재됐다. 특히 동료 평가(peer review)와 같은 검증 과정 없이 게재한 것은 이례적인 일이다.

김 단장은 “이번 연구는 사스코로나바이러스-2 유전자에 대한 풍부한 정보와 세밀한 지도를 제시함으로써 바이러스의 증식원리를 이해하고 새로운 치료전략을 개발하는 데 기여할 것이다”고 말했다.

한편 김 단장의 이런 업적으로 매년 10월 노벨상 수상 기간만 되면 주요 후보로 이름이 거론되고 있다. 지난해 재단이 선정한 ‘노벨상에 근접한 한국인 과학자 17인’에도 이름을 올렸다. 올해도 역시 유력한 후보로 꼽힐 것으로 예상된다.