중앙대 박현호 교수 '유전자 가위' 시스템 기전 규명

박테리아-바이러스 상호작용 연구
단백질 항-크리스퍼 작용 기전 밝혀

[서울=뉴시스] 박현호 교수(왼쪽), 김기업 박사과정생. (사진=중앙대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이주영 인턴 기자 = 중앙대는 약학대학 박현호 교수와 김기업 박사과정생 연구팀이 박테리아의 후천성면역 방법인 유전자 가위 시스템의 기능을 저해하는 항-크리스퍼 단백질 'AcrIIA28'의 작용기전을 세계 최초로 규명했다.

박테리아와 바이러스는 오랫동안 생존 경쟁을 벌여 왔다. 박테리아는 자신을 공격한 바이러스의 유전 정보를 기억해 유사한 유전자를 지닌 바이러스가 침투하면 즉각 제거하는 방식으로 스스로를 보호한다. 이런 박테리아의 방어·면역 시스템을 유전자 가위 또는 크리스퍼-카스라고 부른다.

이에 맞서 바이러스는 박테리아의 방어체계인 유전자 가위를 무력화하고 면역을 회피하기 위해 항-크리스퍼 단백질을 가질 수 있도록 진화했다.

항-크리스퍼 단백질은 2013년 처음 존재가 알려졌다. 이후 항-크리스퍼 기능을 지닌 것으로 예측되는 100여 종의 단백질이 발견됐다. 이처럼 박테리아와 바이러스가 생존을 위해 면역 시스템을 갖추고, 이를 무력화하기 위한 회피 전략을 사용하는 것은 흥미로운 연구 주제로 다뤄지고 있다.

[서울=뉴시스] AcrIIA28의 발견과 항-크리스퍼 기능·기전 규명. (사진=중앙대 제공) *재판매 및 DB 금지

박 교수 연구팀은 최근에 발견된 항-크리스퍼 단백질 AcrIIA28의 3차 구조와 크리스퍼 시스템 복합체 구조를 분석했다. 그 결과 AcrIIA28이 어떻게 박테리아의 유전자 가위 시스템을 무력화하는지를 분자 레벨에서 규명하는 데 성공했다.

유전자 가위 시스템은 특정 유전자 서열을 인식해 자를 수 있어 인간의 질병을 치료하는 등 다양한 유전자 편집용 기술로 개발되고 있다. AcrIIA28의 작용 기전을 밝힌 연구팀의 성과는 유전자 가위 시스템을 발전시키는 데 도움이 될 전망이다.

이번 연구는 중견연구자지원사업과 BK21+사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

연구 내용은 'SpyCas9의 REC3 도메인에 결합해 타깃 DNA 결합을 막는 AcrIIA28 단백질의 항-크리스퍼 작용' 논문을 통해 확인할 수 있다. 해당 논문은 지난해 생명과학 분야의 학술지 'Nucleic Acids Research'에 게재됐다.

박 교수는 "유전자 가위 시스템은 유전자 조작을 통해 인간의 질병을 치료할 수 있다는 점에서 많은 연구가 진행되고 있는 미래 혁신 치료기술 중 하나"라며 "치료 목적으로 사용 가능한 항-크리스퍼 단백질 AcrIIA28의 기능과 기전을 밝힌 것은 유전자 가위 시스템을 정교하게 조절하고 응용하는 데 많은 도움이 될 것"이라고 밝혔다.

☞공감언론 뉴시스 jooyoung4452@newsis.com