| CRISPR-Cas9의 DNA 전단 활성 구조 규명 | ||
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 최근 푸단대학 생명과학학원 유전공학국가중점실험실 황창(黃強) 연구팀과 루다루(盧大儒) 연구팀은 공동으로 냉동전자현미경 단일 과립 3차원 재구성법으로 CRISPR-Cas9의 DNA 전단 활성 구조를 규명하였다. 해당 연구 성과는 최근 "Nature Communications" 학술지에 온라인으로 게재되었다. CRISPR-Cas9 기술은 간편하게 게놈 DNA에 대하여 고효율적이고 특이적인 전단·편집을 진행할 수 있기에 "마법의 유전자 전단"으로 불린다. 최근 몇 년간 "Cas9-sgRNA-DNA 표적 사슬"의 3요소 복합물 결정체 구조에 대한 해석이 잇달아 발표되었지만 이러한 복합물 구조는 실제 DNA 전단 활성 배좌를 완벽하게 규명하지 못한다. 그리고 CRISPR-Cas9가 어떻게 HNH와 RuvC 뉴클레아제 영역을 통해 DNA 단일 사슬을 전단하는지에 관한 분자 메커니즘은 아직도 밝혀지지 않았다. 따라서 CRISPR-Cas9의 전단 활성 구조를 획득하는 것은 해당 시스템의 DNA 전단 메커니즘 규명에 있어 핵심이다. 연구팀은 먼저 화농연쇄상구균 Cas9효소, sgRNA와 DNA 등 3요소 복합물을 구축한 다음 냉동전자현미경 단일 과립 3차원 재구성법으로 해당 복합물의 용액 구조를 해석하여 5.2옹스트롬 해상도의 냉동전자현미경 구조를 획득하였다. 복합물 구조 원자 모형 분석 결과, 기존에 해석한 모든 구조에서 해당 복합물의 HNH 효소 활성중심이 DNA 사슬의 전단 부위와 가장 가까웠다. 또한 분자동역학 시뮬레이션 및 점돌연변이(Point Mutation) 실험을 통해 해당 복합물의 HNH와 RuvC 뉴클레아제 활성중심의 촉매 아미노산은 DNA나선 해체 단일 사슬과 함께 전단 반응에 필요한 배좌를 형성할 수 있음을 밝혀냈다. 이는 연구팀이 획득한 복합물 구조는 CRISPR-Cas9의 DNA 전단 활성 배좌라는 것을 입증하며 따라서 전단 메커니즘을 전반적으로 규명하는데 핵심적인 활성 구조 정보를 제공하였다. 뿐만 아니라 단백질공학기술을 응용하여 해당 시스템을 최적화하고 표적이탈 효과(off-target effect)를 줄이는데 중요한 구조생화학적 기반을 마련하였다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/11/394646.shtm?id=394646 |
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