기초과학연구원 유전체 교정 연구단 김진수 단장 연구팀은 한양대와 공동연구로 ‘아데닌 염기교정 유전자가위(Adenine Base Editor)’의 새로운 기능을 규명했다. 생명체의 유전정보를 담고 있는 DNA는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T) 이렇게 4종류의 염기 조합으로 되어있다. DNA의 유전정보는 염기의 구성과 순서에 따라 달라진다. 유전자가위는 DNA의 특정 염기 서열을 정교하게 잘라내어 그 구성과 순서를 바꾸는 유전체 교정 기술이다.

▲ DNA 염기 하나만 콕 집어 바꾸는 유전자가위 (출처 : andriano_cz/istock.com)

‘아데닌 염기교정 유전자가위’는 2017년 미국 하버드대 연구팀이 개발하였으며, 아데닌(A)을 구아닌(G)으로 바꾸는 기술이다. 이 유전자가위는 ‘DNA의 한 쪽 가닥을 자르는 효소(nCase9)’와 ‘아데닌을 분해하는 탈아미노효소’로 구성되어 있다. 탈아미노효소는 인위적으로 제작한 단백질이기 때문에 그 특성에 대해 구체적으로 알 수 없었다. 따라서 이 유전자가위를 폭넓게 활용하기 위해서는 탈아미노효소가 어떻게 작용하는가에 대한 추가 연구가 필요했다.

연구진은 인간 유전체의 다양한 부위에 아데닌 염기교정 유전자가위를 적용한 후, 염기의 변화를 확인했다. 그 결과 아데닌 염기교정 유전자가위가 아데닌(A) 뿐만 아니라 시토신(C)도 바꾼다는 것을 규명했다. 2개 이상의 시토신(C)이 연달아 있는 경우, 티민(T) 또는 구아닌(G)으로 정교하게 바꿀 수 있었다. 아데닌 염기교정 유전자가위가 시토신(C)을 바꾸는 경우는 예외적으로 생각되어 왔으나, 이번 연구를 통해 좁은 범위 내에서 주변 염기서열에 영향을 받는 경우 시토신(C)이 바뀔 수 있다는 사실이 밝혀졌다.

▲ 아데닌 염기교정 유전자가위가 시토신(C)을 바꾸는 것을 한눈에 파악할 수 있는 모식도. TCC처럼 2개 이상의 시토신(C)이 있는 경우, 티민(T) 또는 구아닌(G)으로 정교하게 바꿀 수 있음을 밝혀냈다.

연구진은 “아데닌 염기교정 유전자가위가 시토신(C)도 바꿀 수 있다는 새로운 가능성이 입증된 만큼, 유전자 및 줄기세포 치료제 개발, 고부가가치 농축산물 품종 개량에 널리 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

연구결과는 국제학술지 네이쳐 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 9월 24일자 온라인 판에 실렸다.

IBS 커뮤니케이션팀
박인혜