| 칭화대학교, 단백질의 미러 이미지 업그레이드 | ||
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 최근, 칭화대학교(清華大學) 생명과학대학 연구원 주팅(朱聽) 및 화학학부 교수 류레이(劉磊) 연구팀은 단백질의 미러 이미지(mirror-image) 버전을 구축하였다. 이 단백질은 DNA를 복제하고 또한 복제한 DNA를 RNA로 전사시키는 2가지 가장 기본적인 생명과정을 수행할 수 있다. 해당 연구성과는 “Nature Chemistry” 에 게재되었으며 Nature 사이트는 또한 “Mirror-image enzyme copies looking-glass DNA”라는 제목의 핫이슈 뉴스를 발표하였다. 주팅과 류레이는 해당 논문의 공동 교신저자이다(칭화대학교 Nature 자매지: Cas9가 분자 클론에서 응용, 칭화대학교 Nature 자매지: Cas9를 이용하여 유전자 클론 구현). 하버드 의과대학(Harvard Medical School) 분자생물학자 Jack Szostak는 해당 성과는 미러 이미지 생명 형식 경로를 따라 매진하는 “첫단계”라고 평가하였으며 George Church는 “해당 성과는 획기적인 사건”으로서 멀지 않아 완정한 미러 이미지 세포를 구축할 것이라고 전망하였다(Nature: 유전학 분야에서 획기적으로 CRISPR 유전자 편집 기록 갱신). 많은 유기물 분자는 “키랄성”이기에 왼손과 오른손 장갑처럼 중첩되지 않는 미러 이미지 형식으로 존재할 수 있다. 그러나 생명 과정은 흔히 세포가 좌형 아미노산을 이용하고 DNA가 오른 나선형 비틀림과도 같은 거의 동일한 버전을 이용한다. 이론적으로 해당 분자의 미러 이미지 버전은 반드시 정상적인 분자와 동일한 방식으로 공동으로 작용을 발휘하여야 한다. 그러나 그들은 미러 이미지 세계에서 진화되지 않은 일반적인 바이러스 또는 효소의 공격을 저항할 수 있다. 미러 이미지 생물화학 영역의 잠재적 상업 가치를 발견한 독일의 Noxxon Pharma 회사는 힘든 화학 합성으로 앱타머(aptamers)라고 명명한 DNA 또는 RNA 짧은 사슬 미러 이미지 형식을 구축하였는데 해당 앱타머는 체내 단백질류의 치료 표적과 결합되어 그들의 활성을 저해할 수 있다. 이 회사의 몇가지 후보 미러 이미지 앱타머는 암증 등 질병을 대상한 인간실험 단계에 들어갔으며 양호한 치료효과를 나타낼 것으로 기대된다. 그 원인은 생체내의 효소가 해당 치료 표적을 분해할 수 없기 때문이다. Noxxon Pharma의 수석 과학자 Sven Klussmann는 미러 이미지 DNA의 복제 과정은 해당 앱타머를 생성하는데 더욱 간단한 경로를 제공할 것이라고 평가하였다. 몇 십년 동안 큰 덩어리 미러 이미지 DNA에 대한 연구 개발은 계속 되어왔다. 칭화대학교 연구팀은 화공제품 공급 회사로부터 미러 이미지 DNA복제에 요구되는 미러 이미지 DNA 사슬, 미러 이미지-DNA 구성 요소와 정확한 순서로 해당 구성 요소를 식별할 수 있는 비교적 짧은 미러 이미지 “프라이머” 사슬 등의 대부분 물질을 구매하려고 시도하였다. 해당 복제 과정을 협조하는 미러 이미지 효소-DNA 중합효소를 생성하는 것은 어려운 작업으로서 우수한 형태의 아미노산을 이용하여 합성하여야 한다. 그러나 흔히 사용하는 중합효소는 600개가 넘은 아미노산을 갖고 있으며 이는 해당 중합효소는 너무 커서 기존 합성 방법으로는 합성할 수 없다는 것을 의미한다. 그러므로 칭화대학교 연구팀은 이미 알려진 가장 작은 중합효소인 174개 아미노산을 함유한 아프리카돼지 콜레라바이러스 중합효소 X에 연구방향을 돌렸다. 그러나 유감스럽게도 해당 중합효소는 아주 작기에 합성 속도가 아주 느렸다. 연구팀은 해당 중합효소의 미러 이미지 형식을 구축하여 분석한 결과, 자체의 자연적 대응물과 마찬가지로, 해당 효소는 12개 뉴클레오티드로 구성된 미러 이미지 프라이머를 약 4시간 내에 18개 뉴클레오티드를 함유한 미러 이미지-DNA 사슬로 연신하였고 36개 뉴클레오티드를 함유한 미러 이미지-DNA 사슬로 연신하는데 36시간이 소요되었다. 정상적인 버전과 미러 이미지 버전의 해당 시스템을 동일한 시험관에서 혼합하였을때 2가지 복제 과정은 간섭을 받지 않고 독립적으로 진행되었으며 미러 이미지 중합효소는 또한 아주 느린 속도로 미러 이미지-DNA를 미러 이미지-RNA로 전사시켰다. Noxxon Pharma 회사는 더욱 효과적인 효소로 유사한 방법을 탐색하는데 대하여 흥취를 갖고 있으며 주팅 연구팀 또한 향후 더욱 효과적인 352개 아미노산으로 구성된 중합효소 Dpo4의 미러 이미지 형식을 구축할 것을 기대하고 있다. 정보출처 : http://www.ebiotrade.com/newsf/2016-5/2016517104148891.htm |
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