초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 목적은 circular RNA (circRNA)에 특이적인 결합 단백질을 발굴하여 circRNA의 생체기능을 밝히는 것이다. circRNA는 백-스플라이싱에 의해 생성되는 닫힌 모양의 단일 가닥 RNA이다. 최근 RNA 서열 분석 기술이 급진적으로 발전함에 따라, 매우 적은 양으로 발현되는 circRNA가 진핵생물에 널리 존재하고 유전적으로 보존이 잘 되어 있음이 밝혀졌다. 하지만 circRNA의 기능에 대한 이해가 그 중요도에 비해 현저히 부족한 실정이어서 circRNA의 세포 내 기능 연구가 필요하다

□ 연구개요
본 연구의 목적은 circular RNA (circRNA)에 특이적인 결합 단백질을 발굴하여 circRNA의 생체기능을 밝히는 것이다. circRNA는 백-스플라이싱에 의해 생성되는 닫힌 모양의 단일 가닥 RNA이다. 최근 RNA 서열 분석 기술이 급진적으로 발전함에 따라, 매우 적은 양으로 발현되는 circRNA가 진핵생물에 널리 존재하고 유전적으로 보존이 잘 되어 있음이 밝혀졌다. 하지만 circRNA의 기능에 대한 이해가 그 중요도에 비해 현저히 부족한 실정이어서 circRNA의 세포 내 기능 연구가 필요하다. 다른 RNA들과 마찬가지로 circRNA도 단백질과의 상호작용을 통해 세포 내에서 기능을 가질 것이라고 예상되며, 현재까지 알려진 circRNA 결합단백질들 중 아직 RNA의 기능과 관련한 단백질에 대해서는 보고된 바가 없다. 따라서 본 연구과제에서는 circRNA 결합단백질을 발굴하여 예쁜꼬마선충부터 포유동물까지 보존된 새로운 circRNA의 생체기능을 밝히는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 circRNA와 결합하여 기능에 관여하는 새로운 단백질을 발굴하고, 그 기능에 기초하여 세포 내 circRNA의 새로운 생리활성 기능을 예측하고자 하였다. 또한 예쁜꼬마선충을 동물 모델로 circRNA와 그 결합단백질의 생체 내 기능을 확인하고 포유동물 세포주에서 기능이 보존되어 있음을 확인함으로써 유전적으로 널리 보존된 중요한 circRNA의 생체 기능을 밝힘을 목적으로 수행하였다.

1차년도 목표인 circRNA 결합 단백질을 발굴하기 위해서 circRNA를 biotin-ASO를 이용하여 예쁜꼬마선충 추출물에서 pulldown하였다. 미량의 circRNA의 양으로 인해 결합 단백질을 발굴하기에 어려우므로 circRNA 유래 단백질을 발굴하여 이 기능을 통해 circRNA 기능을 밝히고자 하였다. circRNA 유래 단백질 발굴을 위해 polysome 프로파일링을 이용한 TrIP-seq을 수행하여 번역이 활발히 일어나는 8개의 circRNA를 발굴하였다. 더 감도높은 실험기법인 Ribo-seq을 이용하여 circRNA의 번역을 측정하고자 예쁜꼬마선충 추출물을 이용한 실험 기법을 최적화하여 수행하였다. 2차년도와 3차년도에는 발굴한 circRNA 결합단백질의 기능을 예쁜꼬마선충과 포유동물 세포주에서 연구하여 그 기능이 보존되어 있음을 연구하고자 하였다. 이에 circRNA 결합단백질인 RNase 연구를 수행하였다. 예쁜꼬마선충과 사람 세포주에서 RNase가 circRNA 수준을 조절하는 것을 관찰하였고 RNase의 circRNA 조절 기능을 이해하기 위해 예쁜꼬마선충 추출물에서 IP-LC-MS/MS를 수행하여 RNase와 결합하는 단백질 네트워크 분석을 수행하여 상호작용하는 단백질들을 발굴하였다. 또한 RNASE를 낙아웃한 사람 세포주에서 세포노화 표현형을 관찰하였다. 종합적으로, 세포 내 낮은 발현 정도를 보이는 circRNA에 대한 생화학적 실험 기법을 최적화하여 circRNA 결합단백질과 circRNA 유래단백질 연구를 수행하여 세포 내 기능 연구를 수행하였다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
circRNA가 새로운 종류의 RNA로 주목을 받고 있지만, 세포 내에서 발현 정도가 낮고 circRNA 그 자체의 기능에 대한 생화학적인 실험을 통한 기능 규명이 활발히 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 이러한 기술적인 부분을 극복하여 다양한 생화학적 실험을 통해 새로운 RNA의 연구가 가능함을 보여주고자 실험 방법들을 최적화하였다. 이를 활용하여서 다양한 후속연구에 응용 수행할 예정이다. 또, circRNA의 기능에 관여하는 circRNA 결합단백질에 대한 연구가 아직 부족한 상태여서 circRNA와 결합 단백질의 복합체 형성이 세포 내 어떤 생리 활성 작용을 하는지, 기능이 상실되었을 때 나타나는 동물의 표현형과 그 메커니즘을 밝히는 것은 새로운 연구 영역을 개척하는 것이다. 또한, 예쁜꼬마선충에 존재하는 circRNA 결합 단백질이 유전적으로 사람에게까지 잘 보존되어 있어 더욱 중요한 연구결과가 될 것이며 자세한 기전에 대한 후속연구를 진행 중으로, 이는 아직 국제적으로 학계에 보고되지 않은 추가적인 학문적 성과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 유전체 분석법을 도입한 circRNA 유래 단백질에 대한 연구는 시스템적인 분석 결과를 제공하며, circRNA 분해 복합체에 대한 분자적 기작에 대한 연구는 현재까지 알려진 바 없는 circRNA turnover의 생리학적인 중요성을 이해하는데 도움을 줄 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2) 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 12
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 14
• 끝페이지 ... 20