KAIST 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 헤어핀 자기 조립 반응이라는 고효율의 신호 증폭 반응을 이용해 RNA 분해 효소의 활성을 효과적으로 분석하는 기술을 개발했다.

RNA 분해 효소가 HIV 바이러스 증식에 필수적으로 관여하는 물질임을 고려할 때 박 교수 연구팀의 연구가 향후 에이즈를 치료하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

현재 개발된 RNA 분해 효소의 활성을 검출하는 기술들은 일반적으로 값비싼 형광체, 소광체가 필수적이고 그 도입 과정도 복잡하다는 한계가 있다. 또한 신호를 증폭시킬 수단이 없기 때문에 전반적으로 검출 성능이 매우 낮다.

연구팀은 기술의 한계를 극복하기 위해 헤어핀 자기 조립 반응이라는 기술을 이용했다. 이 기술은 검출 신호를 증폭시켜 RNA 분해 효소 활성이 더 민감하게 검출될 수 있도록 도와준다.

그리고 연구팀은 이 헤어핀 자기 조립 반응의 결과물이 형광 신호의 발생에 적합한 지-쿼드러플렉스(G-quadruplex) 구조를 갖도록 반응 시스템을 설계했다. 지-쿼드러플렉스 구조와 결합해 강한 형광을 내는 형광 물질을 사용함으로써 기존의 RNA 분해 효소 활성 검출 기술의 한계를 극복하는 고성능의 RNA 분해 효소 활성 검출 기술을 개발했다.

또한 이 기술을 이용해 RNA 분해 효소의 활성 저해제를 선별할 수 있었다.

연구팀의 연구 성과는 일반에 잘 알려진 에이즈를 치료하는 데 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

에이즈는 HIV 바이러스가 발병하면 나타나는 전염병으로 HIV 바이러스는 역전사 반응의 특성을 갖는 일명 레트로 바이러스이다.

레트로 바이러스는 RNA가 DNA로 변하는 특성을 갖는다. 그리고 이 과정에서 RNA 분해 효소가 개입해야만 이 특성을 유지할 수 있다. RNA 분해 효소의 활성을 막을 수 있다면 HIV 바이러스의 발현을 막을 수 있는 것이다.

박 교수는 “이번 연구에서 개발된 기술은 RNA 분해 효소의 활성 외에도 다양한 효소 활성 검출 기술 개발에 응용 가능하다”며 “이를 통해 효소 관련 질병 치료 연구에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

과학기술정보통신부가 시행하는 글로벌프론티어사업(바이오나노헬스가드연구단)과 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 영국왕립화학회가 발행하는 국제 학술지 ‘나노스케일(Nanoscale)’ 2017년도 42호(11월 14일 발행) 표지 논문으로 선정됐다.