뇌 신경세포 '마이크로엑손' 수백 개 새로 발견, 자폐 연관 변이 짚어냈다

유전자가 단백질 설계도로 바뀔 때 세포는 필요한 조각(엑손)만 골라 이어 붙인다. 이 중 3~27개 염기 길이의 아주 짧은 조각을 마이크로엑손(microexon)이라 부르는데, 뇌 신경세포에서 유독 많이 쓰이고 자폐 스펙트럼 장애(ASD) 당사자의 뇌에서는 그 처리가 자주 흐트러진다는 사실이 알려져 있었다. 캐나다 토론토대 도넬리센터의 벤저민 블렌코 교수팀은 네이처(Nature)에 이 조각들의 목록과 작동 규칙을 크게 확장한 연구를 발표했다.

기계학습으로 '끼워 넣기 문법'을 해독

연구진은 다양한 신경세포 유형의 전사체(transcriptome)를 대규모로 분석해 미지의 마이크로엑손 수백 개를 새로 찾아냈다. 일부는 특정 신경세포 아형에서만 쓰였고, 일부는 넌센스 매개 mRNA 분해(nonsense-mediated decay)를 유도해 유전자 발현량을 조절하는 스위치 역할을 했다. 이어 기계학습으로 '신경세포에서 끼워 넣어지는 마이크로엑손'을 예측하는 서열 규칙을 세우고 주변의 핵심 조절 요소를 지목했다.

이 규칙을 자폐 당사자들의 유전체에 적용하자 마이크로엑손 스플라이싱을 바꿀 것으로 예측되는 변이들이 드러났다. 드문 변이(rare variant)의 영향이 가장 컸고, 대부분 원인 유전자가 밝혀지지 않은 특발성 사례에서 발견됐으며 자폐 여부와 통계적으로 연관됐다. 변이는 시냅스 관련 유전자와 기존 자폐 연관 유전자, 그리고 아직 자폐와 연결된 적 없는 유전자에 몰려 있었다.

의미와 한계

자폐 유전학은 단백질 암호를 바꾸는 변이에 집중해 왔는데, 이번 연구는 조절 서열에 숨은 변이도 중요함을 보여줬다. 다만 변이 효과는 대부분 컴퓨터 예측이며, 연관성이 곧 인과를 뜻하지는 않는다. 사람 세포·유전체 데이터 기반 기초 연구로 진단이나 치료에 바로 적용되는 단계는 아니다.