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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-07-27
유전체를 변형시키는 새로운 방법들에 대한 논쟁이 뜨겁다. 예를 들어, CRISPR/Cas의 경우는 유전 암호의 일부를 제거하여 기능을 없앤다. 유전자가 단백질로 번역되는 것을 차단하는 또 다른 방법도 있다. 두 방법의 공통점은 단백질 생성의 저해이어서, 비슷한 결과가 얻어져야 한다. 그러나, 유전자가 넉아웃되거나 차단만 이루어진 후, 결과가 다를 수 있는 것으로 확인되고 있다. 그런데, 또 다른 유전자들에 의해 넉어웃된 유전자에 대한 보상이 일어나, 넉아웃 효과가 희석되거나 그 결함이 완전히 치유될 수 있다는 새로운 사실이 배드노헴의 심폐연구 엠피아이(MPI for Heart and Lung Research in Bad Nauheim) 연구자들에 의해 확인되었다. 학술지 science에 실린 이번 연구 결과는 분자생물학적 데이터 해석이나 다양한 질병 치료를 위한 유전자 요법 개발에 있어 주의가 필요하다는 것을 시사한다.
흔히, 알려지지 않는 유전자의 기능 분석을 위해서는 그 유전자를 무력화하여 그러한 무력화가 생물체에 어떤 결과를 초래하는지가 분석된다. 이를 위해서, 어떤 기능적 단백질에 대한 유전정보를 삭제하는 효소를 이용하여 그 유전자의 DNA 단편들을 자른다. 그 방법을 유전자 넉아웃(Gene knockout)이라고 한다. 반대로, 마이크로RNA(microRNAs)와 같은 특정물질의 이용으로, 단백질 생성을 차단하는 방법은 “유전자 넉다운(gene knockdown)”이라고 한다.
그러나 최근 연구에서 넉아웃과 넉다운 동물 간에 그 결과가 다를 수 있다는 것이 확인되고 있다. 그런데, 막스프랭크연구소(Max Planck Institute for Heart and Lung Research)의 스테이너 (Didier Stainier)팀에 의해 그러한 차이에 대한 이유가 확인되었다. 이 팀은 제브라피쉬(zebrafish)에서 egfl7이라고 하는 유전자를 조사했다. 이 유전자는 혈관벽의 결합조직 생성에 관여하는 것으로, 결합조직의 안정화를 통해 혈관생장을 조절한다. 그러나, 어류에서 egfl7 유전자가 삭제되면 어떤 일이 일어나는지에 대해서 확실히 알려지지는 않았다. 이 유전자의 발현이 넉다운으로 차단되면, 혈관 발생이 정상적이지 않을 수 있다는 것이 공동 제1저자인 로시(Andrea Rossi)의 설명이다. 반대로, 유전자 자체가 유전적 조작으로 삭제되면 혈관형성에 영향이 없다고 한다.
이 연구팀은, 먼저, 혈관발달에 있어 간섭(interference)의 소지가 있는 넉다운 물질의 잠재적 부작용을 배제시켰다. 즉, egfl7이 이미 삭제된 유생(fish larvae)에 넉다운 물질을 주입했다. 그러나 그 유생은 거의 정상적으로 발달되었다. 넉다운 물질이 혈관 생장의 방해 요인이 아니었으므로, 이 팀은 다른 메커니즘을 생각했다. 즉, 그 유전자 소실이 그 기능을 획득한 또 다른 유전자에 의해 보정될 수 있다는 것이다. 그 결과, 구조(rescue) 유전자를 탐색했고, 그들 유전자는 동물에서 기능적 egfl7 유전자의 부재에서 생성될 수 있는 것이었다. 기능적 egfl7 유전자를 가지고 있는 물고기와, 없는 물고기의 mRNA와 단백질이 비교되고, 기능적 egfl7 유전자가 없는 물고기에서 더 많은 양으로 존재하는 몇 가지 mRNA와 단백질이 검출되었다. 그 한 예가 에밀린(emilin) 3B이다. egfl7이 차단된 넉다운 어류가 에밀린(emilin) 3B로 처리되면 혈관이 거의 정상적으로 발달되었다. 이 결과는 에밀린(emilin) 3B가 egfl7의 소실을 보상할 수 있다는 의미이다. egfl7 넉다운 물고기에서 에밀린 생성이 많아졌다. 하지만 넉다운 물고기에서는 그렇지 않았다고 한다.
다음 연구는 유전자가 어떻게 또 다른 유전자의 삭제를 알고, 그 삭제를 보상하느냐에 대한 분석이 될 것이라고 한다. 세계적으로 몇몇 연구자들이 치료 목적으로 질환 유전자를 삭제하려고 한다. 그런 치료법이 확립되기 전에 유전자 삭제 또는 봉쇄의 결과에 대해 완전한 이해가 선행되어야 한다. 또한 이번 연구에서 서로 유사한 넉아웃과 넉다운의 파워로 변경자 유전자(modifier genes)에 대한 확인이 이루어졌는데, 변경자 유전자는 인간 유전학 분야에 주요 도전과제가 될 또 다른 성과라고 한다.
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-07/m-gkl072215.php
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