DNA 사용없이 신형 유전자가위로 대두 유전자 교정 성공

올레산 함량 높여… 다양한 식물 유전자 교정 가능성 제시

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 DNA 염기를 찾아가는 가이드인 크리스퍼RNA(crRNA)와 그곳을 자르는 절단효소로 구성된다.

‘크리스퍼 Cpf1 유전자가위(CRISPR Cpf1)’는 최근 흔히 활용되는 ‘크리스퍼 Cas9 유전자가위(CRISPR Cas9)’에서 사용되는 절단효소인 Cas9 대신 Cpf1 이라는 절단효소를 사용한다.

Cpf1은 구조적 차이로 Cas9보다 결합하는 RNA 길이가 짧아 조작이 간편하다.

실험적으로 Cas9에 비해 정확도가 더 높다고 증명되기도 해 3.5세대 유전자가위로 주목받고 있다.

Cpf1 유전자가위는 DNA 형태로 인간배양세포와 동물세포에 적용돼 왔지만 식물세포에서는 DNA 형태로 유전자가위를 주입할 경우, Cpf1이 잘 작동하지 않아 새로운 방법이 필요했다.

연구진은 DNA 형태 대신 신형유전자 가위 Cpf1를 직접 식물세포에 주입해 대두와 야생담배의 유전자 교정에 성공했다.

연구진은 작년 인간배양세포와 동물세포(생쥐)의 유전자 교정에 성공한 데 이어 식물세포에도 Cpf1을 crRNA와의 복합체 형태로 직접 주입하는 방식이 활용 가능하다는 것을 증명한 것이다.

기존과는 달리 DNA를 매개로 사용하지 않아 외부 DNA 주입 가능성을 원천적으로 배제해 GMO와는 다르다.

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

FAD2는 올레산(oleic acid)을 리놀레산(linoleic acid)으로 전환하는데 FAD2 유전자에 변화를 주면 올레산 수준이 증가한다.

올레산은 올리브유의 주성분이 되는 불포화지방산으로 혈압 저하와 콜레스테롤 수치를 낮춘다.

또 연구진은 FAD2가 아닌 비특이적 작용 위치에 대한 절단이 일어나지 않아 교정하고자 하는 염기에만 정확히 작동하는 것을 확인했다.

이 연구를 이끈 김진수 단장은 “유전물질(DNA)을 사용하지 않고 신형 유전자가위로 주요 작물인 대두의 유전자를 정확하게 교정할 수 있음을 밝혔다”고 말했다.

이 연구 성과는 16일 생명과학 및 화학분야 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@