초록 ▼

□ 연구개요
tRNA는 단백질 합성에 관여하는 soluble RNA로 60년 전 처음 밝혀진 non-coding RNA임. 세포의 기능 유지에 필수적인 역할을 하는 tRNA는 핵 내의 유전자에 의해 600여 개가 코딩되고 있는 것으로 알려짐. 본 연구진은 선행연구를 통해 간암 세포주의 small RNA를 분석하는 과정 중 많은 연구를 통해 유전자 발현조절 기능이 있음이 잘 규명된 miRNA 외에, tRNA로부터 유래한 다양한 small RNA[smtRNA 혹은 tRNA-derived small RNA fragments(tRF)

□ 연구개요
tRNA는 단백질 합성에 관여하는 soluble RNA로 60년 전 처음 밝혀진 non-coding RNA임. 세포의 기능 유지에 필수적인 역할을 하는 tRNA는 핵 내의 유전자에 의해 600여 개가 코딩되고 있는 것으로 알려짐. 본 연구진은 선행연구를 통해 간암 세포주의 small RNA를 분석하는 과정 중 많은 연구를 통해 유전자 발현조절 기능이 있음이 잘 규명된 miRNA 외에, tRNA로부터 유래한 다양한 small RNA[smtRNA 혹은 tRNA-derived small RNA fragments(tRF)]가 다량 존재함을 발견함. 본 연구에서는 선행연구를 통해 발굴한 tRF의 생성 기전과 이들의 RNA 바이러스 유전자 발현조절 기능을 규명하였음. 구체적으로 pre-tRNA의 3′-말단으로부터 유래한 U-tail을 지닌 trailer들이 유전자 조절기능을 지닌 새로운 non-coding small RNA라는 개념을 정립함. 이 trailer 중 하나인 pre-tRNA-Ser(TGA)로 부터 유래한 tRF_U3_1을 대상으로, 이 small RNA가 RNA chaperone인 La/SSB 단백질과 특이적으로 결합하여 안전성이 유지되고, 이러한 특이적 interaction을 통해 La/SSB를 세포질 내에서 sequestering 함으로서 이 단백질을 유전자발현에 사용하는 여러 RNA 바이러스의 증식을 억제시키는 기능이 있음을 보여줌. 또한 pre-tRNA의 processing에 La/SSB 단백질이 필수적이다는 기존의 정설과 달리 La/SSB knockout 세포주를 사용하여 La/SSB가 없이도 pre-tRNA processing이 정상적으로 일어날 수 있음을 처음으로 발견하는 결과를 얻음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. tRNA profile 분석
○ 인간 및 마우스 primary tRNA 서열분석 및 in-house DB 구축
○ RNA 바이러스 감염/복제 세포 유래 small RNA deep-sequencing 결과를 토대로 tRF 프로파일 변화분석
○ 인간 정상 및 암 조직 내 tRF profile 분석을 통해 암 조직에 특정 tRF 축적됨을 확인
○ 여러 세포 자극 조건에서 tRF 변화 확인
2. 세포 내 tRF_U3_1의 세포 내 위치 분석 및 knockout 세포주 구축
○ 세포분획법을 통해 tRF_U3_1의 세포 내 위치 확인
○ CRISPR/Cas9 system을 이용하여 tRF_U3_1 knockout 세포주 구축
○ tRF 정량분석법 확립
○ tRF_U3_1을 생성하는 pre-tRNA 발현 벡터 제작
3. tRF_U3_1의 기능 분석
○ Biotin이 달린 tRF을 가지고 pull-down assay 및 LC-ms/ms 분석을 통해 tRF와 상호 작용하는 단백질 발굴
○ tRF의 miRNA/siRNA pathway를 통한 유전자 발현조절 가능성 평가
○ tRF의 세포 내 축적에 의한 선천성 면역반응 조절 가능성 평가
○ tRF와 RNA 바이러스(C형간염바이러스, 폴리오바이러스, 노로바이러스)간 기능적 상호 작용 분석
○ CRISPR/Cas9 system을 이용하여 La/SSB knockout 세포주 구축
4. tRF_U3_1 생성 기전
○ tRNA processing에 관여하는 단백질 발현조절에 따른 tRF 생성변화 분석

□ 연구개발결과의 중요성
- 단백질 합성에만 관여하는 것으로 알려진 tRNA의 유전자 발현조절 기능 규명: 특정 pre-tRNA로부터 유래한 trailer가 아직 규명되지 않은 생성과정을 거쳐 간암 세포 등에 다량 검출됨을 발견하고 이의 기능을 밝힘.
- 다양한 형태로 세포 내에 존재하는 tRF에 대한 체계적인 분류와 연구를 위한 명명법을 제시
- 세포질 및 핵 내에 존재할 수 있는 특정 tRF가 세포 및 바이러스의 유전자 발현조절 기능이 있다는 새로운 유전자 조절 기전 제시
- 특히 precursor tRNA의 3′-trailer 부분에서 유래한 특정 tRF 들이 여러 RNA 바이러스의 유전자발현에 관여하는 proviral 숙주 인자의 기능을 조절함을 밝힘으로써 여러 병원성 바이러스 제어기술 개발에 활용할 수 있는 타겟을 발굴
- pre-tRNA processing 과정에 La/SSB가 필수적이지 않음을 발견함: 생명현상에 중요한 역할을 하는 tRNA 생성과정을 재정립할 필요가 있음을 제시하는 결과를 처음으로 보여 줌.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구의 필요성 ... 4
• 1.2 연구가설 ... 4
• 1.3 연구가성의 도출근거 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2.1 tRNA profile 분석 ... 6
• 2.2 세포내 tRF_U3_1의 위치 분석 및 knockout 세포주 구축 ... 8
• 2.3 tRF_U3_1의 기능 분석 ... 9
• 2.3 tRF_U3_1 생성기전 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 3.1 연구결과의 의미 ... 18
• 3.2 연구결과의 파급성 ... 18
• 3.3 연구결과 향후 활용계획 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 21
• 끝페이지 ... 32