DNA 돌연변이 정밀 유도해 항체신약·친환경효소 개발한다

유전물질의 돌연변이를 유도해 유용한 기능을 구현하는 '유도진화'는 단백질공학과 합성생물학 분야 핵심기술로 꼽힌다. 게티이미지뱅크 제공

유전물질의 돌연변이를 유도해 유용한 기능을 구현하는 '유도진화'는 단백질공학과 합성생물학 분야 핵심기술로 꼽힌다. 국내 연구팀이 우리 몸의 면역 단백질인 항체가 다양화되는 원리를 응용한 유전물질인 디옥시리보핵산(DNA) 돌연변이 유도 기법을 개발했다. 신약과 효소 개발 등에 기여할 것으로 기대된다.

서울대는 김석희 화학부 교수팀이 항체 다양화 과정을 모사한 표적 DNA 돌연변이 유도 방법을 개발했다고 8일 밝혔다. 연구결과는 지난달 25일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다.

생명체는 다양한 환경에 적응하기 위해 다양한 생체분자를 끊임없이 만들며 진화시킨다. 항체는 외부 감염에 저항하기 위해 우리 몸 안에서 진화한 단백질인 셈이다.

연구팀은 항체가 성숙 과정에서 다양해지는 원리를 모사해 독창적인 DNA 돌연변이 유도 기법을 개발했다. '유전자 가위'로 불리는 크리스퍼-캐스(CRISPR-Cas) 시스템 중 한 종류인 캐스케이드(Cascade) 시스템을 활용해 최대 200개 염기서열 내에서 돌연변이 표적 범위의 유연성을 확보했다.

기존 크리스퍼-캐스9(Cas9) 시스템은 20개의 고정된 염기서열만 인식하는 반면 캐스케이드는 표적 DNA를 인식하는 방식이 달라 돌연변이를 유도할 표적 염기서열의 시작점과 끝점을 정밀하게 조절할 수 있고 염기서열 수도 확장된다. 여러 표적 DNA에서 동시에 돌연변이를 유도하는 것도 가능하다.

연구팀은 "이번 성과는 항체 기반 신약 개발, 친환경 효소 개발 등 유도진화가 응용될 수 있는 단백질 공학 및 합성생물학 분야의 핵심기술로 이용될 수 있다"며 "하나의 단백질 내 여러 영역 중 하나만 변이시키거나 특정 분자와의 상호작용에 관여하는 부분만 변이시키는 것도 가능할 것"이라고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41467-025-66736-2

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]