쌀 단백질이 주형 없이 RNA 합성…교과서 규칙 뒤흔들어

수십 년 동안 분자생물학은 RNA를 ‘필사자’로 가르쳐 왔다. 리보핵산 가닥을 만들려면 세포는 주형, 보통 DNA와 이를 읽어 대응하는 서열을 써 내는 중합효소라는 효소가 필요하다. 중국 항저우의 웨스트레이크대 연구실이 발표한 새 논문은 이 규칙이 보편적이지 않을 수 있다고 주장한다. 적어도 하나의 식물 단백질에서는 말이다.

이 연구는 구조생물학자이자 웨스트레이크대 총장인 스이궁의 연구실에서 나왔으며 학술지 Vita에 실렸다. 과학기술일보의 보도에 따르면, 연구팀은 OsNTP4라는 쌀 단백질이 시험관에서 처음부터 RNA를 만들 수 있음을 발견했다. 이 단백질은 주형이 필요 없었고, 반응을 시작하는 데 기존의 RNA 가닥도 필요하지 않았다.

이는 놀라운 주장이다. 주형 없는 RNA 합성이 생물학에서 전혀 알려지지 않은 것은 아니지만 드물고, 대개 특이한 상황에서 특수한 효소에 속한다. 흔한 농작물에서, 그것도 다른 이유로 연구돼 온 단백질에서 이를 발견한 것은 이 반응이 교과서가 허용하는 것보다 널리 퍼져 있을 수 있음을 시사한다. 연구팀은 또 다른 두 단백질인 쌀의 OsNTP10과 애기장대의 AtURT1이 유사한 활성을 보였다고 보고했는데, 이는 이 능력이 한 종에 국한되지 않고 식물 종을 넘어 공유된다는 암시다.

발표는 짧고 기술적이었으며, 외부 연구자들이 공개적으로 의견을 낼 시간은 아직 없었다. 이 발견이 유전 정보가 흐르는 방식에 관한 핵심 전제를 건드리기 때문에 독립적 재현이 중요하다. 식물 세포가 주형 없이 RNA를 생성할 수 있다면, 그 함의는 작물이 스트레스에 반응하는 방식에서부터 DNA 청사진 없이 최초의 RNA 분자가 조립됐을 수 있는 생명 기원에 대한 과학자들의 생각에 이르기까지 넓다.

스이는 중국에서 가장 잘 알려진 생명과학자 중 한 명으로, 단백질 구조 연구와 웨스트레이크대를 연구중심 대학으로 키운 역할로 유명하다. 그의 연구실이 식물 RNA 대사로 방향을 튼 것 자체가 주목할 만하며, 중국 최고의 구조생물학 그룹들이 새로운 질문으로 뻗어 나가고 있다는 신호다.

실용적 측면은 아직 추측에 불과하다. RNA는 세포가 유전 지시를 전달하고, 유전자를 조절하며, 단백질을 만드는 데 중심적이다. 스스로 RNA 사슬을 시작할 수 있는 식물 단백질은 원칙적으로 세포가 DNA를 기다리지 않고 변화에 빠르게 대응할 수단을 줄 수 있다. 그러나 이 아이디어를 농업이나 의료에 적용하기까지는 수년이 걸릴 것이며, 이 논문의 당장의 기여는 다른 연구실이 검증해야 할 수수께끼다.

지금으로서 이 이야기는 정보가 DNA에서 RNA로, 다시 단백질로 흐른다는 중심 교리가 주요 길을 설명할 뿐 모든 길을 설명하지는 않는다는 점을 상기시킨다. 주형 없이 RNA를 써 내는 쌀 단백질은 대학원생을 실험대로, 교과서 저자를 원고로 되돌려 보내는 종류의 결과다.