KAIST, 세계 최초 ‘이중모드 유전자 가위’ 개발
하이커뮤니티매니져
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09.21
유전자 켜고 끄기를 동시에
KAIST
와 한국화학연구원이 공동으로 유전자를 켜고 끄는 기능을 동시에 수행할 수 있는 새로운 ‘유전자 가위(
CRISPR
)’ 기술을 세계 최초로 개발했다.
KAIST
는 공학생물학대학원(생명과학과 겸임) 이주영 교수와 한국화학연구원 노명현 박사 공동연구팀이 대장균에서 원하는 유전자를 동시에 켜고 끄는 것이 가능한 새로운 이중모드 크리스퍼 유전자 가위 시스템을 개발했다고 21일 밝혔다.
◇끄고 켜고 다 가능한 유전자 가위 세계 최초 개발
유전자를 끄고 켠다는 것은 유전자 가위 기술을 활용해 세포가 그 유전자의 설계도를 읽어 단백질을 만들도록 하거나 혹은 이를 못하도록 하는 것이다.
이를 위해 활성 단백질이나 억제 단백질을 유전자 앞이나 중간에 붙이거나 편집해 조절한다.
그래픽=조선디자인랩 김영재
지금까지 유전자 가위 기술은 이중에서도 주로 끄는데 특화돼 있었다.
유전자 발현을 막는 데는 뛰어났지만, 유전자를 켜는 기능은 제한적이었다.
이주영·노명현 공동 연구팀은 이 유전자 가위 기술을 더 발전시켜 끄고 켜기가 동시에 가능하도록 했다.
이후 개발한 시스템의 성능 검증을 대장균을 대상으로 해봤더니, 유전자를 켜는 실험에서는 최대 4.9배까지 발현량이 증가했고, 끄는 실험에서는 83%까지 억제됐다.
대장균은 실험이 쉽고 산업적 활용으로 바로 이어질 수 있는 대표적인 미생물이다.
동시에 두 개의 서로 다른 유전자도 조절할 수 있었다.
실제로 한 유전자는 8.6배 활성화하면서 동시에 다른 유전자는 90% 억제하는 데 성공했다.
◇유전자 가위 기술 적용하니 생산성도 늘었다
이후 연구팀은 해당 기술을 토양 세균에서 만들어지는 보라색 색소인 ‘바이올라세인’ 생산량 늘리기에 적용해봤다.
바이올라세인은 항바이러스, 항균, 항암 효과가 있다.
그 결과 바이올라세인 생산에 도움이 되는 유전자를 켜면 생산량이 2.9배 늘었고, 방해가 되는 유전자를 끄면 3.0배 늘었다. 두 가지를 동시에 적용하니 무려 3.7배 증가라는 성과를 거뒀다.
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측은 이에 앞으로 맞춤형 의약품, 화학물질, 연료까지 생산할 수 있는 길이 열렸다고 봤다
한국화학연구원 노명현 박사는 “박테리아에서도 정밀한 유전자 활성화가 가능해졌다”며 “합성생물학 기반 바이오산업 발전에 크게 기여할 것”이라고 했다.
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이주영 교수는 “이번 기술은 하나의 시스템으로 복잡한 유전자 네트워크를 제어할 수 있다”며 “합성생물학 기반의 바이오산업 발전에 크게 기여할 것”이라고 했다.
연구 결과는 지난 달 8월21일 생명과학 분야의 최고 권위 학술지 ‘
Nucleic
Acids
Research’
에 게재됐다.
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