제초제 뿌려도 잡초만 죽는다고?...유전자가위로 내성식물 개발

2세대 유전자 가위의 반란
김진수 전 서울대 교수 연구
학술지 ‘네이처 플랜트’에 게재
그린진, 제초제 내성 식물 개발

그린진이 만든 제초제 저항식물. 제초제를 다양한 농도로 뿌려 실험을 진행한 결과, 유전자 교정을 거친 식물만 내성을 보였다. [사진=그린진]

유전자 가위는 생명 정보를 담은 유전자의 특정 염기서열을 효소를 통해 잘라내는 유전자 교정 기술 중 하나다. 1세대 징크핑거, 2세대 탈렌에 이어 3세대로 분류되는 크리스퍼 유전자 가위는 빠른 속도와 높은 정확도로 생명과학의 판도를 바꿀 신기술로 주목받아왔다.

크리스퍼 유전자 가위에 주목도가 쏠린 만큼 1세대와 2세대는 옛 기술로 치부됐다. 옛 기술이 반란을 일으켰다. 3세대 유전자 가위로도 불가능한 식물 ‘엽록체’ 유전자 교정에 성공한 것이다.

유전자 가위 대가로 꼽히는 김진수 전 서울대 교수가 창업한 그린진은 27일 2세대 탈렌 유전자 가위를 활용해 제조체 저항식물을 만드는데 성공했다고 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 플랜트’에 지난 26일(현지시간) 게재됐다.

크리스퍼 유전자 가위는 교정 정확도가 이전 세대들에 비해 월등히 높다. 제작이 간단해 비용도 적다. 그러나 식물 세포에 있는 세포 소기관인 엽록체의 DNA 교정에는 사용이 어려웠다. 크리스퍼 유전자 가위는 유전자 교정에 RNA란 물질을 활용하는데, 이 RNA가 엽록체 내부로 들어갈 수 없기 때문이다.

그린진 연구팀은 RNA 대신 단백질을 사용하는 2세대 유전자 가위를 활용했다. 단백질은 엽록체 내부로 들어가 유전자가위로 기능할 수 있다. 연구팀은 몇가지 업그레이드 과정도 거쳤다. 원치 않는 교정이 일어나는 현상을 발견하고, 이 문제도 해결했다. 이를 통해 광합성에 중요한 역할을 하는 D1 단백질의 유전자를 교정했다. 제초제 저항 식물을 개발하는데 성공했다.

이 식물은 세계 최초로 미국 농무부(USDA)로 부터 ‘비유전자 변형생물(non-GMO)’ 인증도 받았다. 외부 유전자를 도입하거나 엽록체 유전체 상에서 다른 변이가 일어나지 않았음을 인증받은 것으로 GMO 규제대상에서 제외된다. 기존에도 유전자 변형을 통한 제초제 저항 식물이 개발됐으나 외부 유전자를 넣은 GMO 방식이라 활용에 한계가 있었다.

그린진은 김 전 교수가 2022년 창업한 스타트업으로 김 전 교수는 최고기술경영자(CTO) 직을 맡고 있다. 이번 연구는 공동 1저자로 목영근 수석 연구원과 홍성현 연구소장이 참여했다. 교신저자가 김 전 교수다.

그린진은 이번 연구 결과를 바탕으로 시장 파급력과 미충족 수요가 큰 잔디 시장에 진출하는 한편, 식물의 광합성 효율을 높이는데 주력하겠다는 계획이다.

그린진은 “인류가 당면한 최대 난제인 기후위기와 식량 부족 문제를 극복하기 위해 식물의 광합성 효율을 획기적으로 높이기 위한 연구개발을 진행 중”이라고 밝혔다.