'7번째' 크리스퍼 유형 발견…"새 유전자 교정 활용 가능성 열려"

미국 매사추세츠공대

과학자들이 새로운 크리스퍼 유형을 발견했다. 게티이미지뱅크 제공

과학자들이 유전자 교정에 적용할 수 있는 새로운 크리스퍼(CRISPR) 유형을 발견했다. 

장 펭 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수 연구팀은 수십억 개의 단백질 염기서열 중에서 새로운 크리스퍼 유형인 ‘제7형’을 발견한 연구 결과를 23일(현지시간) 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다.

크리스퍼는 세균 DNA에 보편적으로 존재하는 규칙적인 염기서열이다. 크리스퍼 부위 주변에 존재하는 유전자에서 발현되는 카스(Cas) 단백질은 크리스퍼의 RNA와 결합해 세균에 감염된 박테리오 파지라는 바이러스의 유전물질을 기억하고 파괴한다. 크리스퍼-카스9(Cas9) 단백질의 경우 유전자 교정에 사용되는 것으로 잘 알려졌다.

크리스퍼는 다양한 유형이 존재한다. 이전까지 확인된 유형은 총 6가지다. 각 유형은 RNA나 DNA를 인식하고 결합하는 방법에 대해 제각각 다른 특성을 갖고 있다. 크리스퍼-카스9의 경우 제2형 크리스퍼로 분류된다.

연구팀은 새로운 크리스퍼 유형을 찾기 위해 미국 공공 데이터베이스에 저장된 유전자 염기서열을 분석하는 알고리즘을 개발했다. ‘FLSHclust’라는 이름의 알고리즘은 유전자 염기서열 간의 유사성을 찾고 이를 약 5억개의 그룹으로 나눠 크리스퍼와 관련한 유전자를 선별했다.

이 알고리즘을 통해 분석한 결과 크리스퍼와 관련된 유전자 13만개가 발견됐다. 이 중 188개는 이전에 역할이 알려지지 않았던 유전자였다. 연구팀은 실험을 통해 이 유전자들이 박테리오 파지를 공격하는 데 다양한 전략을 수립하는 역할을 한다는 사실을 알아냈다. 연구팀은 “DNA 이중나선을 풀거나, 유전자를 삽입 및 삭제해 DNA를 절단하는 방식 등이 확인됐다”고 설명했다.

새롭게 발견된 유전자 중에선 RNA를 표적으로 하면서 크리스퍼의 기능에 관여하는 유전자 코드가 발견됐다. 유전자 코드는 유전자 암호의 기본단위인 코돈에 의해 유전정보를 지정하는 역할을 한다. 연구팀은 이 유전자 코드를 새로운 크리스퍼 유형인 ‘제7형’으로 분류했다.

연구팀은 이번에 발견된 새로운 크리스퍼 유형에서 유전자 교정 등에 유용하게 활용될 수 있는 몇 가지 특성이 확인됐다고 밝혔다. 예를 들어 유전물질을 세포에 전달하는 바이러스 벡터에 쉽게 침입할 수 있는 성질 등이다. 다만 이 유형이 실제 유전공학에 도움이 될지 확인하기 위해선 추가적인 연구가 필요하다고 덧붙였다. 

[박정연 기자 hesse@donga.com]