전등 스위치처럼…유전자 발현 "동시 제어" 시스템 첫 구현

하이커뮤니티매니져 0 8 09.22

유전자 편집 관련 이미지./미 국립과학원회보(PNAS)

국내 연구진이 유전자를 켜고 끄는 것을 동시에 구현할 수 있는 시스템을 세계 최초로 개발했다.

이주영 한국과학기술원(KAIST) 공학생물학대학원·생명과학과 교수와 노명현 한국화학연구원 선임연구원 공동 연구진은 대장균에서 원하는 유전자를 동시에 켜고 끌 수 있는 이중모드 크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위 시스템을 개발했다고 21일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘핵산 연구(Nucleic Acids Research)’ 온라인판에 지난 8월 21일 게재됐다.

유전자를 켜고 끈다는 것은 마치 전등 스위치를 올리고 내리듯, 세포 속 유전자의 작동 여부를 조절해 단백질이나 물질 생산을 활발하게 하거나 생산을 억제하는 것을 말한다.

하지만 기존 유전자 가위는 주로 끄기(억제) 기능에 특화돼 유전자 발현을 막는 데는 뛰어났지만, 반대로 유전자를 켜는 기능은 매우 제한적이었다. 또 조절할 수 있는 유전자의 폭이 제한적인 데다가, 세균에서는 유전자 켜기가 제대로 되지 않았다.

연구진은 이 한계를 극복하고자 더 많은 유전자에 접근할 수 있도록 하고, 대장균 단백질을 활용해 유전자 활성화 성능을 대폭 향상했다.

이를 바탕으로 켜기와 끄기를 동시에 제어할 수 있는 유전자 가위 시스템을 개발했다. 유전자를 켜는 실험에서는 최대 4.9배까지 발현량이 증가했고, 끄는 실험에서는 83%까지 억제했다. 두 개의 서로 다른 유전자를 동시에 조절할 수도 있었는데, 한 유전자는 8.6배 활성화하면서 동시에 다른 유전자는 90% 억제하는 데 성공했다.

이주영 교수는 “이번 연구는 유전자 가위와 합성생물학을 결합해 미생물 생산 플랫폼의 효율을 크게 높인 성과”라며 “하나의 시스템으로 복잡한 유전자 네트워크를 제어할 수 있어 새로운 연구 패러다임을 제시했다”고 밝혔다. 또 “이번 기술은 다른 박테리아 종에서도 작동이 확인돼, 바이오 의약품·화학물질·연료 생산 등 다양한 분야에 활용될 수 있다”고 덧붙였다.

https://biz.chosun.com/science-chosun/science/2025/09/21/MEFK6DENEZERHPWLPTLBPHWATE/

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