연구자
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이미혜, 이학박사부교수
RNA metabolism, Post-transcriptional regulation, Animal development, Animal disease model
순천향의생명연구원 본관동 207호
041-413-5015
mihyelee@sch.ac.kr
RNA 생물학 실험실
유전자 발현 제어의 미지의 영역, ‘전사후 조절’
우리 실험실은 유전자 발현을 제어하는 전사후 조절 네트워크 (post-transcriptional regulatory network)를 연구하고 있습니다. mRNA가 처음 만들어지는 과정은 전사 조절 (transcriptional regulation)에 의존하지만 이후 mRNA의 운명은 일련의 전사후 조절 (post-transcriptional regulation)에 의해 결정됩니다. 새로 합성된 mRNA는 번역 (transcriptional ), 안정성 (stability) 및 세포내 국소화 (subcellular localization) 등의 전사후 조절을 받으며, 이는 단백질 합성의 공간적, 시간적 변화를 제어하는 역할을 하게 됩니다. 전사후 조절은 많은 세포 유형, 특히 neuron의 synapse, 이동성 세포의 leading edge, 난모세포나 초기 배아에서 분자 및 세포의 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 합니다. 따라서, 전사후 조절의 이상은 동물 발생 과정의 결함 및 병리학적 원인과도 깊게 연관되어 있습니다.
전사후 조절을 조율하는 가장 중요한 요소는 non-coding RNA와 RNA 결합 단백질입니다. 지금까지 microRNA를 포함한 다양한 종류의 non-coding RNA와 1,000 개 이상의 RNA 결합 단백질이 확인되었으며, 이들은 다이나믹한 상호 작용을 통해 표적 mRNA와 함께 복합체를 형성하고, 유전자 발현의 핵심 조절자로서 역할을 한다고 알려져 있습니다. 그러나, 특정한 전사후 조절 기능을 가진 복합체를 구축하기 위한 non-coding RNA 및 RNA 결합 단백질들간의 상호 작용 메커니즘은 무엇인지, 이러한 복합체들이 어떻게 유전자 발현을 제어하고 생물학적 과정에 영향을 미치는지에 대해서는 잘 알려져 있지 않습니다. 따라서 우리는 non-coding RNA와 RNA 결합 단백질들의 작용 메커니즘과 기능을 체계적으로 연구함으로써 전사후 조절 네트워크를 밝혀나가려고 합니다.
연구주제 I: 난모 세포-초기 배아 전환 과정에서의 전사후 조절
동물 발생의 초기 단계에서, 성숙 난모세포에서 초기 배아까지는 전사가 거의 일어나지 않기 때문에 난자 형성 과정 동안 이미 축적된 모계 mRNA (maternal mRNA)에 의해 이 시기의 생물학적 이벤트가 이루어지게 됩니다. 난모 세포 성숙 과정 동안 대부분의 mRNA들은 번역이 일어나지 않는 휴면상태로 축적되고, 특정 그룹의 mRNA들만이 번역되어 단백질을 합성하도록 조절됩니다. 그리고 수정 후에는 배아가 자신의 게놈을 사용하여 mRNA를 합성하는 접합체 전사 (zygotic transition) 과정을 스스로 제어할 수 있을 때까지, 모계 mRNA는 발달 과정에 필요한 단백질을 생성하여 초기 배아 발생을 담당하게 됩니다. 따라서 전사후 조절은 난모 세포에서 초기 배아로의 발생 과정에 필수적인 유전자 발현 제어 메커니즘입니다. 우리 연구실은 주로 노랑 초파리 모델 시스템을 사용하여 유전체 수준의 유전자 발현 데이터 분석을 통해 이 발생 시기 동안의 전사후 조절 메커니즘을 연구해오고 있습니다.
연구주제 II: 유전자 발현의 주요 조절 인자, MicroRNA의 기능 연구
MicroRNA (miRNA)는 약 22 nt 길이의 non-coding RNA로, 전사후 단계에서 유전자 발현을 조절합니다. MicroRNA는 Ago 등의 단백질 인자들과 상호 작용을 통해, RISC (RNA-induced silencing complex)를 형성하며, 표적 mRNA와 염기 쌍을 이루어 mRNA 분해 및 번역 억제를 유도합니다. MicroRNA는 부분적인 sequence 상보성을 통해 표적 mRNA의 3 'untranslated region (UTR)에 결합하며, 개별 microRNA가 수백 개의 서로 다른 mRNA를 조절할 수 있습니다. MicroRNA는 인간 단백질 코딩 유전자의 60 % 이상을 표적으로 하여, 그들의 발현양을 조절할 수 있을 것으로 예측되며, 다양한 생리학적, 병리학적 과정을 제어하는 것으로 알려져 있습니다. 우리 연구실은 다양한 생물학적 과정에서 microRNA의 기능 연구에 관심을 갖고 있으며, 현재 지방 세포 browning 과정, 마우스 노화과정에서 microRNA가 매개하는 유전자 발현 조절을 연구하고 있습니다.
