크리스퍼 Cpf1 유전자 가위(왼쪽)과 크리스퍼 Cas9 유전자 가위© News1

국내 연구진이 DNA를 사용하지 않고, 신형 유전자가위로 대두와 야생담배 유전자를 교정하는데 성공했다.

기초과학연구원(IBS)은 유전체 교정 연구단 식물 연구팀이 DNA를 사용하지 않고 신형 유전자가위 크리스퍼 Cpf1(CRISPR Cpf1)으로 대두와 야생담배 유전자 교정에 성공했다고 16일 밝혔다. 유전자가위는 특정 염기서열을 인지해 해당 부위의 DNA를 절단하는 효소로, 인간 및 동식물 세포의 유전체 교정에 사용된다.

크리스퍼 Cpf1 유전자가위는 최근 널리 활용되고 있는 크리스퍼 Cas9 유전자가위(CRISPR Cas9)에서 사용되는 절단효소인 Cas9 대신 Cpf1 이라는 절단효소를 사용한다.

Cpf1은 구조적 차이로 인해 Cas9보다 결합하는 RNA 길이가 짧아 조작이 간편하고, 실험으로 Cas9에 비해 정확도가 더 높다고 증명된 바 있어 3.5세대 유전자가위로 주목받고 있다. 그러나 식물세포에서는 DNA 형태로 유전자가위를 주입할 경우 Cpf1이 잘 작동하지 않아 새로운 방법을 찾고 있는 실정이다.

이에 연구팀은 DNA 형태 대신 신형유전자 가위 Cpf1를 직접 식물세포에 주입함으로써 대두와 야생담배의 유전자 교정에 성공했다.

이는 기존의 방식과 달리 DNA를 매개로 사용하지 않기 때문에 외부 DNA 주입 가능성을 원천적으로 배제, GMO와 차별된다.  

연구팀은 대두에서 분리한 원형질체에 Cpf1 유전자가위를 주입해 불포화 지방산 합성에 중요한 유전자 FAD2를 교정했다.

이를 통해 FAD2가 아닌 비특이적 작용 위치에 대한 절단이 일어나지 않아 교정하고자 하는 염기에만 정확히 작동했다고 밝혔다.

또 야생담배에 Cpf1 유전자가위를 직접 주입해 유정자 교정이 가능하다는 사실을 확인했다.

연구팀은 Cpf1 유전자가위를 직접 주입하는 방식이 향후 다양한 식물 유전자 교정에 널리 활용될 수 있을 것으로 예상하고 있다.

김진수 단장은 “이번 연구로 유전물질(DNA)을 사용하지 않고, 신형 유전자가위로 주요 작물인 대두의 유전자를 정확하게 교정할 수 있음을 밝혔다”며 연구 성과의 의미를 강조했다.

이번 연구 성과는 생명과학 및 화학분야 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.329)’ 2월16일자 온라인 판에 게재됐다.


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