KAIST와 한국화학연구원이 공동으로 유전자를 켜고 끄는 기능을 동시에 수행할 수 있는 새로운 ‘유전자 가위(CRISPR)’ 기술을 세계 최초로 개발했다.
KAIST는 공학생물학대학원(생명과학과 겸임) 이주영 교수와 한국화학연구원 노명현 박사 공동연구팀이 대장균에서 원하는 유전자를 동시에 켜고 끄는 것이 가능한 새로운 이중모드 크리스퍼 유전자 가위 시스템을 개발했다고 21일 밝혔다.
◇끄고 켜고 다 가능한 유전자 가위 세계 최초 개발
유전자를 끄고 켠다는 것은 유전자 가위 기술을 활용해 세포가 그 유전자의 설계도를 읽어 단백질을 만들도록 하거나 혹은 이를 못하도록 하는 것이다. 이를 위해 활성 단백질이나 억제 단백질을 유전자 앞이나 중간에 붙이거나 편집해스탁시티
조절한다.



그래픽=조선디자인랩 김영재


지금까지 유전자 가위 기술은 이중에서도 주로 끄는데 특화돼 있었다. 유전자 발현을 막는 데는 뛰어났지만, 유전자를 켜는 기능은 제한적이었다. 이주영·노명현 공동 연구팀은 이 유주식종목
전자 가위 기술을 더 발전시켜 끄고 켜기가 동시에 가능하도록 했다.
이후 개발한 시스템의 성능 검증을 대장균을 대상으로 해봤더니, 유전자를 켜는 실험에서는 최대 4.9배까지 발현량이 증가했고, 끄는 실험에서는 83%까지 억제됐다. 대장균은 실험이 쉽고 산업적 활용으로 바로 이어질 수 있는 대표적인 미생물이다.
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개의 서로 다른 유전자도 조절할 수 있었다. 실제로 한 유전자는 8.6배 활성화하면서 동시에 다른 유전자는 90% 억제하는 데 성공했다.
◇유전자 가위 기술 적용하니 생산성도 늘었다
이후 연구팀은 해당 기술을 토양 세균에서 만들어지는 보라색 색소인 ‘바이올라세인’ 생산량 늘리기에 적용해봤다. 바이올라세인은 항바이러스, 항적립식펀드장점
균, 항암 효과가 있다.
그 결과 바이올라세인 생산에 도움이 되는 유전자를 켜면 생산량이 2.9배 늘었고, 방해가 되는 유전자를 끄면 3.0배 늘었다. 두 가지를 동시에 적용하니 무려 3.7배 증가라는 성과를 거뒀다.
KAIST 측은 이에 앞으로 맞춤형 의약품, 화학물질, 연료까지 생산할 수 있는 길이 열렸다고 봤다
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한국화학연구원 노명현 박사는 “박테리아에서도 정밀한 유전자 활성화가 가능해졌다”며 “합성생물학 기반 바이오산업 발전에 크게 기여할 것”이라고 했다.
KAIST 이주영 교수는 “이번 기술은 하나의 시스템으로 복잡한 유전자 네트워크를 제어할 수 있다”며 “합성생물학 기반의 바이오산업 발전에 크게 기여할 것”이라고 했다.
연구 결과는 지난 달 8월21일 생명과학 분야의 최고 권위 학술지 ‘Nucleic Acids Research’에 게재됐다.