'코로나19' 바이러스 비밀 풀었다...고해상도 유전자 지도 완성

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구팀이 코로나바이러스감염증-19(코로나19) 바이러스의 원인 유전자 정보와 세밀한 지도를 알아냈다. 이를 통해 바이러스 증식원리를 이해하고, 새로운 치료 전략을 개발할 가능성을 제시했다.

기초과학연구원(IBS)은 김빛내리 RNA 연구단장, 장혜식 서울대 생명과학부 교수 연구팀이 질병관리본부 국립보건연구원 연구팀과 함께 코로나바이러스감염증-19(코로나19)의 원인인 사스코로나바이러스-2의 고해상도 유전자 지도를 완성했다고 9일 밝혔다.

사스코로나바이러스-2의 생활사.<자료=기초과학연구원>

연구팀은 나노포어 직접 RNA 시퀀싱, 나노볼 DNA 시퀀싱 등 두 종류의 차세대 염기서열 분석법을 활용해 사스코로나바이러스-2가 숙주세포 내에서 생산되는 RNA전사체를 모두 분석했다. 이를 통해 바이러스 유전자의 정확한 위치를 찾아내고, 알려지지 않았던 RNA를 찾아 최소 41곳의 바이러스 RNA의 화학적 변형을 확인했다.

즉 바이러스 전사체가 어떻게 구성됐는지 이해하고, 바이러스 유전자들이 유전체 상 위치를 정확히 파악한 것이다. 사스코로나바이러스-2 유전자의 복잡하면서 숨겨진 비밀들을 풀 수 있는 지도를 확보하고, 유전체와 전사체에 대한 빅데이터를 생산해 후속 연구를 위한 정보도 확인했다.

사스코로나바이러스-2는 DNA가 아니라 RNA 형태의 유전자를 지니고 있다. 바이러스는 숙주세포에 침투해 유전정보가 담긴 RNA를 복제하고, 유전체RNA를 바탕으로 ‘하위유전체 RNA’를 생산한다.

이 하위유전체는 바이러스 입자구조를 구성하는 여러 단백질을 합성하며 복제된 유전자와 함께 숙주세포 안에서 바이러스 완성체를 이룬다. 이후 세포를 탈출해 새로운 세포를 감염시킨다. 숙주세포 안에서 생산된 RNA의 총합을 ‘전사체(Transcriptome)’라 한다.

기존 연구에서 사스코로나바이러스-2의 유전체 정보가 알려졌지만 유전체RNA정보를 기반으로 유전자의 위치를 예측하는 수준에 머물렀다. 이번 연구는 유전체RNA로부터 생산되는 하위유전체RNA를 실험으로 확인하고, 각 전사체의 유전정보를 분석해 유전체RNA 상에 유전자들의 위치를 정확하게 찾아냈다.

연구팀은 기존에 알려진 하위유전체 RNA 10개 중 9개의 하위유전체RNA만 존재함을 확인했다. 또 세포 내에서 생산되는 RNA 수십여 종도 추가로 발견했고 다양한 형태의 하위유전체 RNA 재조합이 빈번하게 일어남을 확인했다. 바이러스 RNA에서는 메틸화와 같은 화학적 변형도 발견해 전사 이후 변형된 RNA들이 기존과 다른 특성을 갖고, 변형에 따른 사스코로나바이러스-2의 생활사와 병원성을 이해할 가능성을 확인했다.

김빛내리 단장은 “새로 발견한 RNA들이 바이러스 복제와 숙주의 면역 반응을 조절하는 단백질로 작용하는지 확인해볼 필요가 있으며, RNA의 화학적 변형이 바이러스 생존이나 면역 반응과 관련 있을 것”이라며 “이 RNA들과 RNA 변형은 바이러스 치료제를 개발할 때 새롭게 표적으로 삼을만한 후보군”이라고 말했다.