SARS-CoV-2 전사체(transcriptome)의 구조(architecture) — D. Kim et al., Cell, April (2020) (pre‐proof)

며칠 전 SARS-CoV-2 전사체(transcriptome)의 구조(architecture)에 대한 논문의 pre-proof가 세계 최고 권위를 갖는 저널 중 하나인 Cell에 개제되었다. 조만간 정식 개제 논문도 올라올 예정이다. 며칠 전인 2020년 4월 10일 여러 언론사, 뉴스, 매체들에서 사스코로나바이러스-2의 고해상도 유전자를 완성하였다는 소식들이 주로 아래 논문상의 그림 1(Figure 1)과 함께 널리 전해졌고, 그 소식은 이 논문에 기반한 것이다. 정식 논문 제목은 The architecture of SARS-CoV-2 transcriptome 이다. 김빛내리 교수님과 제자 장혜식 교수님이 공동 교신저자로 참여하였다. 김빛내리 교수님은 전 국가 과학자(National Honor Scientist of Korea), 현 기초과학연구원(Institute for Basic Science, IBS)은 RNA 연구단장이다. 이 논문에서의 연구는 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2) 특성 이해 및 진단 정확도 향상과 치료제 개발에 큰 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.

이 논문의 초록 내용을 한글로 번역해서 적어보면 다음과 같다.

SARS-CoV-2는 COVID-19 대유행병(pandemic)의 원인이 되는 베타코로나바이러스(betacoronavirus)다.
SARS-CoV-2 게놈(genome)은 최근 보고되었지만 그것의 전사체적 구조(transcriptomic architecture)는 알려지지 않았다.
이 논문에서는 두 가지 보완적 시퀀싱(sequencing) 기법을 활용하여 SARS-CoV-2 전사체(transcriptome) 및 후성전사체(epitranscriptome)의 고해상도 지도를 제시한다.
DNA 나노볼 시퀀싱(DNA nanoball sequencing)은 수많은 불연속적(numerous discontinuous) 전사 사건들(transcription events) 때문에 전사체(transcriptome)가 매우 복잡하다는 것을 보여준다.
SARS-CoV-2는 표준유전체(canonical genomic), 하위유전체(subgenomic) RNA들 외에도, 융합(fusion), 삭제(deletion) 및/또는 서열 밀림(frameshift)으로 알려지지 않은 오픈 리딩 프레임(open reading frame, ORF)들을 인코딩(encoding)하는 전사(transcript)들을 생성한다.
나노코어 직접 RNA 염기서열(nanopore direct RNA sequencing)을 이용하여, 우리는 바이러스성 전사들(viral transcripts)에서 최소 41개의 RNA 변형 사이트(modification site)들을 더 찾아낸다 (이는 AAGAA 모티프(AAGAA motif)에서 가장 빈번하다).
수정된 RNA(modified RNA)는 변형되지 않은 RNA(unmodified RNA)보다 더 짧은 폴리(A) 꼬리(poly(A) tail)를 가지고 있으며, 그 변형(modification)과 3′ 꼬리(3′ tail) 사이의 연관성을 시사한다.
이번 연구에서 발견된 RNA 변형들(RNA modifications)과 알려지지 않은 전사들(unknown transcripts)에 대한 기능적 조사(functional investigation)는 SARS-CoV-2의 생활 주기(life cycle) 및 병원성(pathogenicity)에 대한 우리의 이해에 새로운 방향을 열어줄 것이다.

바이러스성 전사들(viral transcripts)에서 메틸화(methylation)를 포함한 최소 41개의 RNA 변형 사이트(modification site)들의 발생은 이 후성전사체(Epitranscriptome)가 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)로 하여금 기존에 알려지지 않은 새로운 특성을 가지게 할 수 있다.

위 그림 1(Figure 1)에서 눈여겨볼 점 중 하나는 그림 우측 하단 부분의 10(?)으로 표시된 부분이다. 기존에 예측 되었던 10개의 하위유전체 mRNA들 중 ORF10가 실재하는 증거는 찾을 수 없었다는 것이다. 사실상 9개(ORFS, ORFE, ORFM, ORFN, ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF7b, ORF8)만 실존한다는 것이다. 또한 위 그림 우측 하단에 노랑 원 부분은 다른 코로나 바이러스 종들에 비해 감염 세포 내 ORFN의 복제 수가 더 크다는 점 또한 재확인되었음을 의미한다(진단 시 이를 타겟(target)하여 구분 필요). 이 내용은 논문 preprint 상의 Figure 1 설명에 포함되어 있는 내용이다.