적은 양 주사해도 효과 좋은 mRNA 백신 만들 길 열었다

KAIST, 원형 RNA로 부터 새로운 단백질 합성 생성 과정 밝혀내

mRNA 기반 코로나19 백신은 코로나 바이러스의 정보를 가진 mRNA를 인체에 주입, 몸 안에서 항체가 생기게 하는 방식이다. 이 백신에 쓰이는 끈 모양의 선형 RNA는 세포 안에서 매우 불안정하다. 이에 따라 안정성이 높은 원형 RNA 개발 연구가 한창이다.

KAIST(총장 이광형)는 생명과학과 김윤기 교수 연구팀이 진핵세포 내에서 일어나는 원형 RNA(circular RNA)의 단백질 합성 과정에 대한 새로운 메커니즘을 규명했다고 23일 밝혔다.

원형 RNA에서 일어나는 단백질 합성 과정에 대한 이해를 높이리란 기대다. 선형 mRNA는 세포 안에서 불안정하기 때문에 항체 생성 효율을 높이기 위해 고용량의 mRNA를 접종해야 하고, 이는 부작용을 초래할 수 있다.

원형 RNA의 경우, 엑손 접합 복합체(EJC)가 원형 RNA에 결합하고, eIF3 복합체와 리보좀을 끌어옴으로써 원형 RNA의 단백질 합성을 유도한다. 반면에 선형 mRNA의 경우, 엑손 접합 복합체가 안정하게 선형 mRNA에 결합하지 못하기 때문에, 엑손 접합 복합체를 통한 단백질 합성은 매우 비효율적으로 일어나게 된다. (자료=KAIST)

연구팀은 원형 RNA에서 일어나는 새로운 형태의 단백질 번역 과정을 규명했다. 세포에서 생성되는 대부분의 원형 RNA는 엑손 접합 복합체(EJC, Exon junction complex)를 가지고 있음을 밝혔다. 엑손 접합 복합체는 단백질 합성을 담당하는 리보솜을 끌어오는 기능을 수행하는 단백질(eIF3g)과 직접 결합, 최종적으로 리보솜을 끌어와 단백질 합성을 유도함을 규명했다.

김윤기 교수는 "이번 연구는 안정성이 높은 원형 RNA에서 일어나는 합성 과정을 규명한 데에 의의가 있다"라며 "이 작용과정을 이용해 부작용을 최소화하고, 고안정성 및 고효율 단백질 합성이 가능한 mRNA 백신을 개발할 수 있을 것"이라고 기대했다. 김 교수는 원형 RNA 기술 상용화 기업 라이보 공동대표를 맡고 있다.

이 연구는 한국연구재단 지원을 받아 수행됐으며, 학술지 '핵산 연구(Nucleic Acids Research)'에 실렸다. 논문 제목은 An interaction between eIF4A3 and eIF3g drives the internal initiation of translation 이다.