미토콘드리아 기반 'RNA 녹음 소기관'으로 세포 내 일시적 유전자 발현 기록

세포는 발달 과정과 내외부 신호에 반응해 유전자 전사를 동적으로 조절하지만, 기존 전사체 분석법은 대부분 파괴적이며 특정 시점의 정적인 스냅샷만을 제공한다는 한계가 있다. 대사적·효소적 RNA 표지 기법은 시간적 해상도를 일부 보완하지만 연속적 샘플링이 어렵고 입력량 요구가 크며 적용 가능한 RNA 종류도 제한적이다. 연구진은 이러한 한계를 극복하기 위해 '레코다넬(recordanelle)'이라 불리는 유전자 암호화 시스템을 개발했다. 이 시스템은 생체분자 상분리(condensation) 원리를 응용해 RNA 결합 도메인(RBD), 생체분자 응집체 어셈블러 도메인, 미토콘드리아 막 고정 도메인을 하나의 단백질에 결합한 구조로, 세포질 내 내인성 RNA를 비편향적으로 포집해 미토콘드리아에 부착된 보호 구조 내에 저장한다. 연구진은 ms2/pp7 파지 유래 RBD를 이용한 서열 특이적 RNA 포집을 먼저 확인한 뒤, mRNA 결합 도메인으로 교체해 전사체 전반에 걸친 RNA 포집과 분리 정제, 딥시퀀싱 기반 전사체 재구성이 가능함을 입증했다. 최적화된 버전인 'recordanelleV2'는 TOM20(1-70) 미토콘드리아 앵커, TAF15N 어셈블러 펩타이드, PABPC4ΔC161A mRNA 결합 도메인으로 구성됐으며, 합성 유도물질 또는 인터페론 신호에 의한 일시적·동적 전사 반응을 벌크 샘플과 단일세포 수준에서 기록할 수 있었다. 이러한 일시적 전사 반응은 비변형 세포에서는 관찰되지 않았으며, 여러 날에 걸친 레코다넬 발현과 전사체 기록 과정이 미토콘드리아 기능이나 세포 생리에 변화를 일으키지 않는 것으로 나타났다. 이 플랫폼은 향후 발달 과정이나 신호 전달 중 발생하는 일시적 유전자 발현 사건을 소급적으로 재구성하는 도구로 활용될 수 있을 것으로 보인다.