생명/의료

하얼빈공업대학, 유전자 정밀 편집 메커니즘 규명

발행일 : 2016 / 04 / 30

최근, 하얼빈공업대학교(哈爾濱工業大學) 생명대학 교수 황즈웨이(黃志偉) 연구팀은 세계 최초로 새로 발견된 유전자 편집 시스템인 CRISPR-Cpf1의 crRNA 식별 및 pre-crRNA 절단 메커니즘을 규명하여 DNA의 표적 유전자에 대한 “폐쇄”, “복원” 및 “전환” 등 정밀 조작을 진행할 수 있게 되었다. 이는 인간이 암증 등 난치성 질환 정복의 꿈을 한층 더 추진하였다. 해당 연구 논문은 2015년 4월 21일 “Nature” 잡지에 온라인으로 발표되었다.

최근 몇 년 동안 과학계는 줄곧 DNA “프로파일”에 대한 제거, 교체 등 간단한 조작을 진행할 수 있는 방법을 탐구하여 왔다. 2015년 말에 발견된 CRISPR-Cpf1 시스템은 새로운 고효율적 유전자 편집 도구이다. 그러나 해당 시스템의 작동 해석 및 최적화 실현 여부는 줄곧 미해결 문제로 되었다. 황즈웨이 연구팀은 구조 생물학과 생물화학 연구 수단을 통하여 처음으로 CRISPR-Cpf1 시스템의 핵심 작동 메커니즘을 규명하였는데 이는 세균이 어떻게 CRISPR 시스템을 통하여 바이러스 침입에 저항하는지에 관한 분자 메커니즘을 이해하는데 중요한 과학적 의미가 있다. 해당 시스템은 기존의 유전자 편집 기술에 비하여 절단 편집 메커니즘과 식별 위치가 다른 2가지 차이점을 갖고 있으므로 향후 해당 유전자 편집 시스템에 대한 최적화에 중대한 의미가 있다. Cpf1은 현재 해석한 세계에서 유일한 핵산 서열 특이성을 보유한 동시에 DNase와 RNase 활성을 보유한 뉴클레아제(nuclease)이다.

에이즈 바이러스가 인체를 감염시키는 원인은 인체 세포 중에 해당 바이러스 수용체가 존재하기 때문이다. 새로운 발견을 통하여 바이러스 수용체 유전자를 정밀하게 녹아웃시켜 바이러스가 수용체를 식별하지 못하게 하여 인간에 대한 감염을 억제할 수 있다. crRNA를 “미사일 유도 시스템”으로, Cpf1를 “탄두”로 간주하는 조건에서 CRISPR-Cpf1 시스템은 crRNA의 유도 작용으로 인간 세포 내에서 표적 DNA 기질을 절단할 수 있다. 해당 연구는 마치 대자연의 “미사일”을 “해부”하여 작동 원리를 규명함으로서 “미사일”의 정밀도를 대폭 향상시키는 효과와도 같다.

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