생화학분자생물학회

Modular, programmable RNA sensing using ADAR editing in living cells

박민희

한국과학기술원 생명과학기술대학 생명과학과

단일 세포의 유전자 발현 패턴 (transcriptome) 분석은 세포 유형을 식별하거나 비정상적인 병리학적 특징을 나타내는 세포의 상태 등을 정의하는 방법으로 사용되고 있다. 따라서 RNA transcript 발현 패턴을 검출하는 분자 센서의 개발은 살아있는 세포의 상태를 식별하여 표적으로 삼아 연구 및 치료 개입을 가능하게 한다. 

본 논문에서 저자들은 RNA에 작용하는 ADAR 아데노신 탈아미노화효소를 활용하여 세포 내 전사체 검출이 가능한 센서를 만드는 기술 (RADAR)을 보고한다. 이 RNA 센서는 타겟 RNA를 인식하는 ‘센서 서열’과 EGFP등과 같은 ‘산출 서열’로 구성되어 있다. 타겟 전사체(trigger)가 존재하지 않는 경우에는 ‘센서 서열’ 중간에 위치한 UAG 종결코돈에 의해 다운스트림에 위치한 ‘산출 서열’ 리포터가 발현되지 않는다. 반면, 타겟 전사체가 존재하는 경우, ‘센서 서열’과 상보적으로 결합하며 dsRNA가 형성되어 ADAR 효소에 대한 이중 가닥 RNA 기질을 생성한다. dsRNA에 결합한 ADAR는 UAG 스탑코돈의 아데노신(A)을 구아노신(G)과 유사한 이노신(I)으로 편집하여 리포터 ‘산출 서열’의 번역을 가능하게 하는 것이 본 기술의 핵심이다. 

RADAR 리포터 신호의 강도가 표적 전사물의 발현 수준에 정량적으로 반응할 뿐만 아니라, 점 돌연변이와 같은 질병 관련 염기서열 오류를 검출하기도 한다. 또한, EGFP와 같은 형광단백질뿐만 아니라 다양한 기능성 단백질을 ‘산출 서열’로 암호화하여 표적 전사물의 발현에 따른 생리학적 기능을 유도할 수 있다. 예를 들어, 세포사멸을 유도하는 CASP3 등을 이용해 암이나 자가면역 질환에서 해로운 세포의 식별 및 사멸을 유도하거나, Cre 또는 Cas9 등의 재조합효소를 이용해 특정 세포의 실험적 조작을 가능하게 하는 등 세포 행동을 지시할 수 있다. 본 논문은 다양한 맥락에서 특정 세포 유형/상태에 대한 연구 및 치료를 가능하게 하는 유용한 툴로써 ADAR 기반 RNA 센서의 잠재력을 보여준다.

논문출처: Nature Biotechnology. 2022 Oct 05; https://doi.org/10.1038/s41587-022-01493-x 

저자: Kaseniit, K. E., Katz, N., Kolber, N. S., Call, C. C., Wengier, D. L., Cody, W. B., Sattely, E. S., & Gao, X. J.

 그림. ADAR 아데노신 탈아미노화효소를 활용한 세포 내 전사체 검출 센서 기술의 작동원리