분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2015-12-05 18:54:15 , Hit : 1161
 유전자 편집 기술로 작물 유전자 편집

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2015120074&service_code=03

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-12-04

CRISPR 유전자 편집(gene-editing)이 사람의 건강을 비롯한 다양한 분야에서 신속한 과학적 발전을 가능케 하고 있는 가운데, 이 흥미로운 최근 기술이 작물 연구 분야에도 유용할 수 있다는 것이 연구 결과가 얻어졌다. 유채와 보리의 특정 유전자의 편집에 최신의 유전자 편집 기술(CRISPR gene-editing)이 활용되고, 이어지는 수 세대 동안 그 편집의 결과가 유지되는 새로운 연구 결과가 존인너스 센터 등(John Innes Centre and The Sainsbury Laboratory, UK)의 연구팀에 의해 얻어졌다. 이뿐만 아니라, 편집 과정 동안 이용된 이식 유전자들(transgenes)의 분리와 제거도 가능하여, 이어지는 식물 세대는 일반적으로 육종되는 식물과 그 구성에서 구별이 되지 않는다.

작물에 있어 CRISPR 기술의 효율성 그리고 편집된 것들이 이어지는 세대들에서 유지되는지 여부에 대해 이용 가능한 정보가 현재까지는 거의 없다. 또한 표적 이외의 곳에서 편집(표적 밖 편집, off-target edits)이 일어날 가능성이 분석된 연구도 거의 없다. 학술지 Genome Biology에 최근 실린 이번 연구의 목적은 CRISPR 기술의 이용으로 두 유형의 식물 즉, 단자엽과 쌍자엽 식물의 DNA 중에 표적화된 부분에서 변화가 만들어지는지, 이어지는 세대들에서 그 편집이 유지되는지 그리고 표적 밖 편집은 얼마나 일어지는지를 조사하는 것이었다.

이번에 보리에서 편집된 유전자는 낟알 휴면(grain dormancy)에 영향을 미치는 것으로 생각되는 것이며, 이는 농업적으로 중요한 형질이다. 유채(Brassica)에서 편집되는 유전자는 종자 꼬투리가 쉽게 부서지는 정도에 영향을 미치는 것이었다. 이 두 식물에서 만들어지는 변화는 그 타깃 유전자의 DNA 서열 중 딱1 ~ 6개 염기이다. 그 변화는 표적 유전자의 기능을 차단하기에 충분했다. 이 편집과정에는 특정 유전자를 타깃으로 하는 이식 유전자들을 도입하여 타깃 유전자의 DNA 시퀀스에 칼집(a cut)을 만드는 것이 포함된다. 그리고, 그 칼집이 식물 자체 수선 과정의 이용으로 수선될 때 서열에서의 작은 변화들이 일어난다. 이번 연구 동안 편집은 되고, 편집이 일어나게 하는 이식 유전자들은 포함되지 않은 식물들을 이어지는 세대들로부터 연구팀은 확인했다.

보리와 유채에서 표적 유전자에 대한 편집뿐만 아니라, 표적 밖 편집들이 매우 밀접하게 관련된 유전자들에서 종종 발견되었다. 이는 한 유전자 패밀리(gene family)에 밀접하게 관련된 유전자들이 몇 개 존재하고 그 들 중 한 개 이상에서의 편집이 유용할 경우 유용할 수 있다. 이번 연구 결과는 또한 CRISPR을 이용하여 타깃으로 하는 유전자만이 편집될 필요가 있는 경우 이를 확인하는 방법에 대한 정보도 제공한다. 선임 저자 중의 한 명이자 유전자 편집 전문가인 하우드(Wendy Harwood) 교수에 따르면, CRISPR 기술의 장점은 특정 유전자에 작은 변화-유전자의 작동을 멈추기에 충분한-를 만들 수 있다는 것이다. 특정 유전자의 차단은 질병 저항성 작물을 개발할 수 있는 한 가지 방법이다. 예를 들어, 곰팡이에 대한 저항성 또는 독소를 비롯한 원치 않은 성분을 만들지 않은 작물을 생산하는 것이다. 이런 방식으로 만들어진 식물에는 추가적으로 삽입되는 DNA가 없어서 유전자에 자연적으로 발생하는 변화를 가진 식물이나 전통적인 돌연변이 육종법으로 육종된 식물과 기본적으로 동일하다.

온난화 기후, 항 적응성 그리고 치명적인 식물 병은 세계 도처에서 식량 안전을 위협하고 있다. 가난과 불량한 수확이 굶주림과 영양실조를 초래하는 후발개발도상국에서는 그 위협이 더욱 더 크다. 이번 연구 결과는 CRISPR 방법에 의한 유전자 편집이 변하는 기후나 질병을 비롯하는 문제들에 대해 작물을 적응시키는 또 다른 매우 유용하고 효과적 방안이 될 수 있다는 것을 보여준다.


http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-11/jic-jic112615.php







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