분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2015-06-09 10:51:51 , Hit : 1123
 세균의 도구로 식물 DNA 편집

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2015060109&service_code=03  
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-06-09  
    
조지아대학교 연구자들이 CRISPR/Cas라는 유전자 편집 도구를 이용하여 나무 종의 유전체를 처음으로 변형시켰다. 학술지 New Phytologist 의 인터넷 판에 실린 이번 연구 결과는 식물의 유전자 편집을 더 신속하고 확실하게 할 수 있는 계기를 마련했다. 이 연구팀은 포를러, 아스펜, 미루나무 등이 포함되는 낙엽성 나무 속(genus)인 포플러 속의 특정 유전자를 돌연변이시킴으로써 자연 발생적인 식물의 두 중합체(polymers)의 농도를 줄였다. 그 하나는 리그닌으로 생물 연료 생산에 이용되는 당과 전분을 이 나무의 견고한 세포 벽에 가둔다. 또 다른 중합체는 농축 탄닌(condensed tannin)으로 알려진 것으로, 잎과 나무 껍질에 존재하여 사슴, 소, 양을 비롯한 반추 동물의 먹이로 사용하지 못하게 한다.

CRISPR은 비교적 새로운 기술이지만, 식량 작물, 동물 사료 및 생물연료 공급원으로서의 새로운 품종 개발에 기여할 수 있다는 것이 선임 연구자 싸이 (C.J. Tsai, a Georgia Research Alliance Eminent Scholar in UGA`s Warnell School of Forestry and Natural Resources and department of genetics)의 말이다. 유전자를 편집하는 다른 기술들에 비해, 이 기술은 매우 단순하고, 저비용에 효율이 높으며, 식물 유전학에 있어 새로운 시대적 발견의 토대가 될 수 있다고 한다.

CRISPR 기술은 세균 및 단 세포 생명체에 의해 진화된 방어 도구에서 유래된 것이다. 세균이 바이러스 같은 침입자의 공격을 받으면, 그 바이러스 DNA의 일부를 포획하여 조각낸 다음, 세균 자신의 DNA에 삽입한다. 그 세균이 추가적 공격에 처하게 되면, CRISPRs(short for clustered regularly interspaced short palindromic repeats)라고 하는 그의 유전 암호의 특정 부분에 과거 감염 정보를 축적하여, 미래에 감염을 차단시키는 일종의 면역시스템 역할을 한다.

이는 자연적으로 발달된 도구이지만, 세균의 이 유전자 절단 능력을 차용하여, 식물과 동물을 비롯한 모든 종류의 생물체에서의 특정 유전자를 매우 특이적으로 편집하는데 이용될 수 있다. CRISPRs는 GPS가 장착된 가위를 이용하는 것과 마찬가지로 아주 작은 조작의 DNA의 위치를 추적하여 잘라내기 때문에, 원치 않는 유전자를 무력화시키기에 충분하며, 그 이외의 곳에서 변화는 없다.

리그닌을 타깃으로 한 실험으로 만들어진 각각의 포플러 식물 주(Zhou)는 적색 나무였다. 적색 줄기는 옥수수, 수수, 소나무의 자연적 돌연변이체에서 발견되는 리그닌 변형에 따른 부수적 효과로 알려져 있다고 한다. 따라서, 포플러가 적색으로 보이는 것은 CRISPR 시스템이 작동했다는 것으로 이 연구자들은 이해한다.

이번 결과가 신선했다는 것이 야곱(Jacobs)의 말이다. 이 도구는 지금까지 보고된 것 중 가장 효율적인 것 중 하나이며, 생쥐를 비롯한 다른 동물 모델에서는 이 유전자 편집도구가 더 널리 검정되었다고 한다. 이번 연구에서 변형된 포플러의 리그닌 함량은 약20%로 원래 50% 정도인 경우에 비해 적었다고 한다.

리그닌과 농축 탄닌 생성을 제어하는 유전자가 무엇인지 알고 바로 그 유전자들을 타깃으로 했다고 연구자들은 생각했는데, 이번 결과는 중첩되는 역할을 하는 다른 유전자들이 존재한다는 것을 보여준다고 한다. 따라서 이제 CRISPR은 이 그룹의 유전자 속하는 것으로 기존에 알려지지 않은 유전자들을 찾는 안내자가 될 것이라고 한다.


http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-06/uog-ure060415.php







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