아데닌 유전자가위, 아데닌 말고 시토신도 바꾼다
IBS 연구팀 "시토신 치환 질병 교정하는 데 기여하고파"

국내 연구진이 유전자가위의 새로운 기능을 확인했다.

IBS(기초과학연구원·원장 직무대행 김영덕)는 김진수 유전체교정연구단 단장 연구팀이 '아데닌 염기교정 유전자가위'가 특정한 위치에서 시토신 염기도 바꿀 수 있다는 사실을 입증했다고 24일 밝혔다.

아데닌 염기교정 유전자가위는 DNA 염기서열에서 아데닌(A)를 구아닌(G)으로 바꾸는 기술이다. DNA 염기는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T) 네 종류다. 2017년 미국 하버드 대학 연구팀이 처음 개발한 이 유전자가위는 인공적으로 개발한 DNA 아데닌 탈아미노효소를 구성요소로 쓴다. 

아데닌 염기교정 유전자가위의 시토신 치환 모식도. 아데닌 염기교정 유전자가위는 크리스퍼 유전자가위와 아데닌 탈아미노효소가 결합된 형태다. DNA 서열 중 아데닌(A)을 찾아 구아닌(G)으로 교체할 수 있다고 알려져 있다. 연구진은 아데닌 염기교정 유전자가위가 그림처럼 5‘-TCC-3’와 같이 시토신이 두 개 이상인 서열에서 시토신(C)을 티민(T) 또는 구아닌(G)과 같은 다른 염기로 정교하게 교정할 수 있다는 것을 밝혀냈다. <그림=IBS 제공>
아데닌 염기교정 유전자가위의 시토신 치환 모식도. 아데닌 염기교정 유전자가위는 크리스퍼 유전자가위와 아데닌 탈아미노효소가 결합된 형태다. DNA 서열 중 아데닌(A)을 찾아 구아닌(G)으로 교체할 수 있다고 알려져 있다. 연구진은 아데닌 염기교정 유전자가위가 그림처럼 5‘-TCC-3’와 같이 시토신이 두 개 이상인 서열에서 시토신(C)을 티민(T) 또는 구아닌(G)과 같은 다른 염기로 정교하게 교정할 수 있다는 것을 밝혀냈다. <그림=IBS 제공>

그러나 이 효소의 특성과 작용효과, 특히 다른 염기도 치환할 수 있다는 가능성은 보고되지 않았다. IBS 연구팀은 이번 실험에서 아데닌 염기교정 유전자가위가 아데닌 염기 이외에 시토신도 치환할 수 있음을 다양한 인간 세포와 세포 밖의 시험관에서 입증했다.

시토신 염기 치환은 주변 염기서열에 영향을 받고, 좁은 타깃 범위에서 일어난다는 것도 새롭게 밝혔다. 이를 통해 'TCC'처럼 시토신이 두 개 이상인 염기서열에서 정확히 가운데 있는 시토신만 치환하는 활용법도 제시할 수 있었다.

배상수 교수는 "크리스퍼 염기교정 유전자가위가 개발된 이후 유전적인 질병을 교정하기 위한 치료제로 사용할 수 있다는 가능성이 제기되고 있다"며 "아데닌 염기교정 유전자가위를 시토신이 치환된 질병을 더 정교하게 교정하는 기술로 개발하는 데 기여하고 싶다"고 말했다.

이번 연구는 한양대 배상수 교수팀과 공동으로 진행됐다. 연구 결과는 24일 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)에 온라인판에 게재됐다.

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