연구는 채종희 서울대병원 교수팀과 김근필 중앙대 교수팀이 공동으로 수행했다. 연구진은 미진단 희귀질환을 앓는 소아 환자와 가족을 대상으로 전장 엑솜 시퀀싱을 진행했고, BRF2 유전자의 열성 변이가 질환과 연관돼 있음을 확인했다. 이후 3차원 단백질 구조 분석과 단일세포 RNA 시퀀싱을 통해 변이의 세포 내 기능 변화를 정밀하게 추적했다.
BRF2는 세포 생존에 필요한 셀레노단백질 합성에 관여하는 유전자로, 단백질 생성에 핵심적인 SeCys tRNA를 만들어내는 복합체를 구성한다. 이번 연구에서 확인된 BRF2 변이는 이 복합체 형성을 방해해 SeCys tRNA가 감소했고, 이로 인해 항산화 작용을 하는 셀레노단백질(GPX4, GPX1 등)의 발현도 줄어들었다. 그 결과 세포는 산화스트레스에 취약해졌고, 면역 및 발달 과정에도 광범위한 영향을 받았다.
또한, 산화스트레스 상황에서는 BRF2 유전자 발현 자체가 억제돼 SeCys tRNA 생성이 더 줄어드는 악순환이 발생하는 것도 밝혀졌다. 이는 세포 기능 전반에 연쇄적인 문제를 유발하며, 해당 질환의 근본적인 병태생리를 설명하는 단서로 작용할 수 있다.
채종희 서울대병원 교수는 “진단조차 어려웠던 희귀질환 환자에게 실질적인 단서를 제공한 연구”라며 “환자와 가족, 연구진이 함께 오랜 시간 노력해 얻은 결과”라고 밝혔다. 중앙대 김근필 교수는 “향후 해당 유전자 기반의 치료 연구를 확대해 나갈 계획”이라고 덧붙였다.
이번 연구는 이건희 소아암·희귀질환 극복사업과 한국연구재단의 지원을 받았으며, 국제 학술지 Molecular Therapy 최신호에 게재됐다.
임혜정 하이뉴스(Hinews) 기자
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