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GIST는 고등광기술연구소(APRI) 이상화 박사 연구팀은 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스 연구단 정철현 박사팀, 한양대 화학과 배상수 교수팀과 공동으로 단일분자 형광 이미징 기술을 이용해 새로운 크리스퍼 기반 기술들의 핵심 단백질 중 하나인 Cas12a(또는 Cpf1)가 표적 DNA를 탐색하고 절단하는 전 과정을 실시간으로 관찰하는데 성공했다고 24일 밝혔다.
크리스퍼 유전자 가위를 이용한 유전자 교정기술은 유전자 치료, 새로운 식물 육종 개발 등 다양한 분야에 폭넓게 이용되며 빠르게 발전하고 있다. 대표적으로 Cas9 유전자 가위가 사용되고 있다. 하지만 일반적으로 크리스퍼 유전자 가위는 표적 DNA와 유사한 염기서열을 가진 DNA까지도 자르는 표적이탈효과(off-target)와 전체 유전체 내 작동가능한 표적이 제한되는 문제 등이 한계로 지적되고 있다.
이상화 박사 공동 연구팀은 이번 연구에서 단일분자 형광 이미징 기술을 이용해 Cas12a의 표적 탐색 및 절단의 전 과정을 실시간으로 관찰하는데 성공했다. 이를 통해 Cas12a 단백질이 긴 DNA 상에서 1차원 확산 운동을 통해 특정 표적을 탐색하고 표적 DNA와 만나 안정된 결합을 한 후 비표적 가닥과 표적 가닥 순서로 시간 차를 두고 순차적으로 절단한다는 사실을 세계 최초로 규명했다.
이상화 박사, 정철현 박사와 배상수 교수 등이 주도한 이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업, 보건복지부 암정복추진연구개발사업, 농촌진흥청 차세대 바이오그린 21사업, GIST 개발과제 및 KIST 기관고유사업 등의 지원을 받아 수행됐다. 지난 17일 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 12.353) 온라인판에 게재됐다.