| 특수한 DNA 합성 메커니즘 규명 | ||
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  톈진(天津)대학교 Zhang Yan() 교수는 상하이(上海)과학기술대학교 Zhao Suwen(趙素文) 교수, 미국 일리노이대학교 Zhao Huimin(趙慧敏) 교수 등과 공동으로 특수한 DNA의 합성 메커니즘을 분석하였다. 아울러 해당 특수한 DNA가 전 세계에 퍼져있고 세균을 감염시킬 수 있는 많은 바이러스(박테리오파지라고도 함)는 모두 해당 DNA를 포함하고 있음을 발견했다. 해당 연구 성과는 국제학술지 “Science”에 게재되었다. 연구팀은 특수한 DNA의 합성을 촉매하는 여러 효소를 발견했다. 해당 효소는 Z의 합성뿐만 아니라 A의 제거에도 관련된다. 파지 게놈의 기능 주석과 상동 서열 분석을 통해 연구팀은 여러 파지에 Z 전구체를 합성하는 핵심 효소-PurZ가 존재함을 발견했다. PurZ를 포함하는 유전자 클러스터에서 두 개의 특이한 금속 의존성 포스 포히드롤라아제(Phosphohydrolase)를 발견했고, 이들이 A를 제거하는 핵심 효소임을 발견했다. 또한, 일련의 실험을 통해 파지 Z 게놈의 복잡한 생합성 경로도 분석했다. 세균과 파지의 수억년 동안의 경쟁에서 세균은 다양한 방어 방법을 진화시켰고, 파지는 세균의 방어를 우회하는 더 많은 전략을 진화시켰다. 그 중, 가장 광범위한 것은 자체 DNA를 수정하여 Z로 정상적인 A를 대체하는 것이다. DNA 시퀀싱은 아주 보편적이지만 일반적인 DNA 시퀀싱 방법으로 Z의 존재를 발견할 수 없다. 연구팀은 효소를 이용하여 DNA를 가수분해한 다음 성분 분석을 수행하는 전통적인 방법을 이용하여 특수 DNA를 포함하는 파지가 지구상에 광범위하게 존재함을 확인했다. 남세균을 감염시키는 파지는 유일한 특수 사례가 아니다. 연구팀은 최신 세대의 나노포어 DNA 시퀀싱 기술을 이용하여 연구 결과를 검증했다. 연구팀이 발견한 특수한 DNA의 합성 메커니즘을 이용하여 Z함유 DNA의 저 비용 대량 생산이 가능하며 또한 신재료 제조, 정보 저장 등 다양한 분야에 응용할 수 있다. DNA 염기서열을 설계하여 나노미터 또는 더 작은 사이즈로 다양한 형태로 접을 수 있도록 설계함으로써 신소재로써의 훌륭한 응용 가능성을 보여준다. 또한, DNA를 이용하여 컴퓨터 2진법의 이미지, 비디오 등 데이터 저장을 대체함으로써 필요한 공간을 크게 줄일 수 있다. 과학적인 계산에 따르면 몇 킬로그램의 DNA로 현재 인류의 모든 데이터를 저장할 수 있다. 새로운 DNA의 Z 염기는 DNA 정보 저장의 암호화, 분류 등 기능을 달성할 수 있다. 파지는 세균의 천적이다. 연구팀이 발견한 특수 DNA는 세균의 방어 메커니즘에 의해 인식되지 않으므로 항생제를 대체하는 파지 요법에 응용할 수 있다. 또한, 세균에 대한 살상력이 크기에 살균 생물제제가 되어 제약, 축산, 식품 방부제 등 분야에서 광범위한 응용될 수 있다. 해당 연구 성과는 생명 기원, 종 진화 및 계통생물학 연구에서 중요한 이론적 의미가 있다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-05/19/content_467934.htm?div=-1 |
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