뉴스 | UMass 애머스트, 살아 있는 세포에서 RNA를 실시간으로 시각화하는 삼색 형광 이미징 기술 개발
매사추세츠 대학교 애머스트(UMass 애머스트)의 화학자들이 살아 있는 포유류 세포에서 여러 메신저 RNA(mRNA)를 동시에 실시간 추적하는 새로운 삼색 형광 이미징 방법을 개발했다. 이 기술은 서로 다른 유형의 RNA를 각각 다른 형광색으로 표지해 연구자들이 세포 안에서 RNA의 역동적인 움직임을 관찰할 수 있게 한다. 생명의 기본 분자인 RNA를 이해하는 데 중요한 도구를 제공한다. 연구 결과는 최근 네이처 메서즈에 게재됐다.
RNA는 생명 현상에서 필수적이지만 아직 완전히 밝혀지지 않은 역할을 한다. DNA와 단백질 사이에서 정보를 전달하고 세포가 단백질을 만들도록 지시할 뿐 아니라, 유전자의 발현 여부를 조절하고 세포 구조의 조직과 형태 형성에도 관여한다. RNA 기능 이상은 여러 질환과 밀접하게 연관되어 있어, 자연 상태를 방해하지 않고 RNA를 연구하는 일은 생명과학의 주요 과제다.
교신저자인 UMass 애머스트 화학과 조교수 자후이 ‘크리스’ 우는 “우리는 RNA의 다양한 기능에 관심이 많습니다”라고 말했다. “진짜 문제는 이를 어떻게 연구하느냐입니다. 가장 이상적인 방법은 살아 있는 세포에서 직접 관찰하는 것이지만, RNA 분자는 너무 작습니다.”
형광 현미경 검사에서는 일반적으로 표적 RNA에 형광 표지자를 붙여 복잡한 세포 배경과 뚜렷이 구분되도록 한다. 널리 쓰이는 기술 중 하나인 ‘RNA 헤어핀 방법’은 특정 RNA에 형광 단백질을 결합해 이미지를 얻는다. 그러나 형광 신호가 계속 활성화되는 경우가 많아 배경 잡음이 발생하고 이미징 정확도가 떨어진다.
UMass 애머스트 연구팀은 이 기술을 크게 개선했다. 제일저자인 화학과 대학원생 데이지 팜은 연구팀이 RNA 분자의 특정 구조에 결합한 뒤에만 빛을 내는 새로운 형광 단백질을 설계해 배경 간섭을 크게 줄였다고 설명했다. 더 중요한 점은 연구진이 녹색, 적색, 원적색 빛을 방출하며 서로 간섭하지 않는 세 가지 직교 형광 단백질을 개발해, 기능이 다른 RNA를 동시에 표지하고 구분할 수 있게 했다는 것이다.
팜은 “이제 살아 있는 세포에서 서로 다른 유형의 RNA가 동시에 어떻게 작동하는지 관찰할 수 있습니다”라고 말했다. “이를 통해 각각의 RNA가 정확히 어떻게 기능을 수행하는지 이해하는 데 한 걸음 더 가까워졌습니다.”
연구팀은 이 이미징 방법을 연구계에 공개했으며, RNA 기능 연구를 위한 중요한 새 도구가 될 수 있다고 강조했다. RNA 자체를 크게 방해하지 않으면서 세포 내부에서 더욱 정확하고 역동적인 정보를 얻을 수 있다. 이번 성과는 RNA 이미징의 역량을 확장하고 생명 현상과 RNA 관련 질환의 기전을 이해하기 위한 방법론적 토대를 제공한다.
이 연구는 미국 국립보건원(NIH)과 UMass 애머스트 응용생명과학연구소(IALS)의 지원을 받았다. IALS는 기초 연구를 인간의 건강과 복지를 개선하는 혁신적 응용 기술로 발전시키기 위해 대학 내 29개 학과의 학제 간 전문성을 결집한다.
뉴스 | 매사추세츠대학교 애머스트, 살아 있는 세포에서 RNA를 실시간으로 관찰하는 세 가지 색상 형광 이미징 개발
뉴스 | UMass 애머스트, 살아 있는 세포에서 RNA를 실시간으로 시각화하는 삼색 형광 이미징 기술 개발
매사추세츠 대학교 애머스트(UMass 애머스트)의 화학자들이 살아 있는 포유류 세포에서 여러 메신저 RNA(mRNA)를 동시에 실시간 추적하는 새로운 삼색 형광 이미징 방법을 개발했다. 이 기술은 서로 다른 유형의 RNA를 각각 다른 형광색으로 표지해 연구자들이 세포 안에서 RNA의 역동적인 움직임을 관찰할 수 있게 한다. 생명의 기본 분자인 RNA를 이해하는 데 중요한 도구를 제공한다. 연구 결과는 최근 네이처 메서즈에 게재됐다.
RNA는 생명 현상에서 필수적이지만 아직 완전히 밝혀지지 않은 역할을 한다. DNA와 단백질 사이에서 정보를 전달하고 세포가 단백질을 만들도록 지시할 뿐 아니라, 유전자의 발현 여부를 조절하고 세포 구조의 조직과 형태 형성에도 관여한다. RNA 기능 이상은 여러 질환과 밀접하게 연관되어 있어, 자연 상태를 방해하지 않고 RNA를 연구하는 일은 생명과학의 주요 과제다.
교신저자인 UMass 애머스트 화학과 조교수 자후이 ‘크리스’ 우는 “우리는 RNA의 다양한 기능에 관심이 많습니다”라고 말했다. “진짜 문제는 이를 어떻게 연구하느냐입니다. 가장 이상적인 방법은 살아 있는 세포에서 직접 관찰하는 것이지만, RNA 분자는 너무 작습니다.”
형광 현미경 검사에서는 일반적으로 표적 RNA에 형광 표지자를 붙여 복잡한 세포 배경과 뚜렷이 구분되도록 한다. 널리 쓰이는 기술 중 하나인 ‘RNA 헤어핀 방법’은 특정 RNA에 형광 단백질을 결합해 이미지를 얻는다. 그러나 형광 신호가 계속 활성화되는 경우가 많아 배경 잡음이 발생하고 이미징 정확도가 떨어진다.
UMass 애머스트 연구팀은 이 기술을 크게 개선했다. 제일저자인 화학과 대학원생 데이지 팜은 연구팀이 RNA 분자의 특정 구조에 결합한 뒤에만 빛을 내는 새로운 형광 단백질을 설계해 배경 간섭을 크게 줄였다고 설명했다. 더 중요한 점은 연구진이 녹색, 적색, 원적색 빛을 방출하며 서로 간섭하지 않는 세 가지 직교 형광 단백질을 개발해, 기능이 다른 RNA를 동시에 표지하고 구분할 수 있게 했다는 것이다.
팜은 “이제 살아 있는 세포에서 서로 다른 유형의 RNA가 동시에 어떻게 작동하는지 관찰할 수 있습니다”라고 말했다. “이를 통해 각각의 RNA가 정확히 어떻게 기능을 수행하는지 이해하는 데 한 걸음 더 가까워졌습니다.”
연구팀은 이 이미징 방법을 연구계에 공개했으며, RNA 기능 연구를 위한 중요한 새 도구가 될 수 있다고 강조했다. RNA 자체를 크게 방해하지 않으면서 세포 내부에서 더욱 정확하고 역동적인 정보를 얻을 수 있다. 이번 성과는 RNA 이미징의 역량을 확장하고 생명 현상과 RNA 관련 질환의 기전을 이해하기 위한 방법론적 토대를 제공한다.
이 연구는 미국 국립보건원(NIH)과 UMass 애머스트 응용생명과학연구소(IALS)의 지원을 받았다. IALS는 기초 연구를 인간의 건강과 복지를 개선하는 혁신적 응용 기술로 발전시키기 위해 대학 내 29개 학과의 학제 간 전문성을 결집한다.
기사 출처:
온라인 자료 취합