생명체가 유전정보를 발현하는 과정에서 RNA 합성 복합체를 재사용하는 과정이 새롭게 밝혀졌다. RNA 합성이 완료되면 완전히 해체된 후 다시 조립되는 것으로 추정해 온 기존 유전정보 발현 과정에 세부 단계가 하나 더 확인된 것이다.

한국연구재단은 강창원 KAIST 생명과학과 명예교수와 홍성철 서울대 물리천문학부 교수 공동 연구팀이 이같은 사실을 새롭게 규명했다고 밝혔다. 해당 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 23일자로 실렸다.

유전정보의 전사과정 ‘개시-연장-종결’ 3단계에서 ‘재생’ 단계가 새롭게 밝혀졌다. / 강창원 KAIST 교수 제공

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유전정보를 갖고 있는 DNA(원본)는 ‘전사(transcription)’ 과정을 통해 RNA(복사본)를 만든다. 기존에 알려진 전사과정은 ‘개시-연장-종결’ 3단계였으나, 이번 연구에서 4단계 ‘재생’이 새로 발견됐다.

연구팀은 DNA를 본뜬 RNA가 완성된 이후에도 중합효소가 DNA로부터 떨어지지 않고 DNA 상에서 이동한다는 사실을 알아냈다. 중합효소는 전사과정에서 DNA와 결합해 정보를 읽어내고 RNA 합성을 하는 역할을 맡는다.

관찰 결과, DNA 위를 이동하던 중합효소는 전사를 다시 시작하는 것으로 나타났다. 선로 위를 달리는 기차처럼 DNA 위를 이동하면서 완성된 RNA를 방출하고 다시 이동해 유전정보를 전사하는 과정을 반복하는 것이다.

연구팀은 이러한 전사 복합체 재사용의 이유를 높은 경제성으로 해석하고 있다. 한 유전자에서 전사를 연속해서 수행하거나 인접한 여러 유전자를 한꺼번에 전사할 때 복합체 해체보다 재사용이 효율적이기 때문이다.

이에 따라 고등학교 생물학 교과서에도 기대돼 있는 전사과정은 이번 연구로 인해 새로 바뀔 것으로 보인다. 유전정보 발현 시 전사가 일어나는 과정에 재생 단계를 추가하고, 재개시라는 일련의 반복 과정으로 바뀔 수 있다.

강창원 KAIST 교수는 "분자생물학의 근간인 유전자 발현의 기본적인 기작을 하나 규명하게 돼 큰 보람을 느낀다"며 "앞으로 이어질 후속 공동 연구에도 기대가 매우 크다"고 말했다.

김태환 기자(topen@chosunbiz.com)

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