▲ 그래픽=권성운 기자

[개근질닷컴] 우리나라의 공동 연구팀이 세계 최초로 코로나19 바이러스의 유전자 지도를 완성해냈다. 바이러스가 인체에 침투한 뒤 어떻게 전달, 변형되며 질병을 발현시키는지 과정을 알 수 있게 된 만큼 진단시약 및 치료제 개발에 결정적인 기여를 할 수 있는 성과로 기대된다.

기초과학연구원(IBS)은 “김빛내리 RNA연구단장과 서울대 장혜식 교수(생명과학·IBS 연구위원 겸임) 연구팀이 질병관리본부 국립보건연구원과 공동 연구를 통해 코로나19의 원인인 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2·코로나19 바이러스)의 고해상도 유전자 지도를 완성했다”고 9일 밝혔다

연구팀은 ‘나노포어 직접 RNA 시퀀싱’과 ‘나노볼 DNA 시퀀싱’이라는 차세대 염기서열 분석법을 활용해 숙주세포에서 형성된 사스코로나바이러스-2의 RNA 전사체를 분석했다.

이를 통해 바이러스 서열 정보 안에서 유전자의 정확한 위치를 찾아냈다. 기존 분석법으로 다 확인되지 않은 RNA도 발견했다.

또한 연구팀은 사스코로나바이러스-2의 RNA의 최소 41곳에서 화학적 변형이 일어난다는 것도 확인했다.

▲ SARS-CoV-2의 유전자와 하위 유전체 RNA의 구성, 바이러스 입자 구조의 개략도. 사진=기초과학연구원

연구팀은 변형 RNA는 RNA 염기 서열 측면에서 동일한 유전 정보를 갖고 있지만 변형되지 않은 RNA와는 다른 특성을 가진다고 봤다. 변형 RNA의 알려지지 않은 특성을 파악할 경우 바이러스 항체 등 코로나19 퇴치법을 발견할 단서를 찾을 수 있다는 설명이다.

사스코로나바이러스-2는 DNA가 아닌 RNA 형태의 유전자를 지녔다. 이 때문에 숙주세포에 침투해 RNA를 복제한다. 또 유전체 RNA를 바탕으로 계속 하위 유전체 RNA를 생산한다.

하위 유전체가 바이러스의 겉면과 겉면에 왕관 모양으로 붙어있는 스파이크 단백질 등 바이러스를 구성하는 단백질을 합성한다. 그러면서 숙주세포 안에서 바이러스 완성체를 이룬 후 배출돼 새로운 세포를 감염시킨다.

중국 상하이 공중보건임상센터도 지난 1월 사스코로나바이러스-2의 DNA 유전체 정보를 처음 공개했다. DNA 진단키트 개발의 바탕이 된 자료다.

하지만 사스코로나바이러스-2의 유전자 구조상 중국 자료로는 유전체 RNA 정보를 기반으로 정확한 RNA 위치를 ‘예측’하는 수준에 그쳤다.

컴퓨터과학을 전공한 계산생물학자인 장 교수는 이번 연구에서 유전체 분석에 빅데이터를 활용했다. 덕분에 통상 6개월 걸리는 RNA 전사체 분석 기간을 3주 만에 완료했다. 셀도 논문 심사과정을 이례적으로 한달 이내로 빠르게 진행해 논문이 세상에 일찍 빛을 볼 수 있었다.

김 교수는 “(새로 발견된 RNA 유전체가) 바이러스 복제와 면역 반응에 중요한 역할을 하는지 확인하기 위해 RNA 변형을 연구해야 한다”며 “이번 연구가 바이러스를보다 효과적으로 퇴치하기위한 진단 및 치료법 개발에 기여할 것이라고 확신한다”고 밝혔다.