DNA 절단을 위한 새로운 도구: 생명공학 분야의 희망찬 전망

INRS 팀은 단일 가닥 DNA의 표적 절단을 유도할 수 있는 새로운 효소 계열을 발견했습니다.

몇 년 전, CRISPR라는 기술의 등장은 과학계에 큰 혁신을 가져왔습니다. 박테리아의 면역 체계에서 유래된 CRISPR는 디옥시리보핵산(DNA)의 뉴클레오타이드 이중 가닥을 절단할 수 있도록 합니다. 이를 통해 식물, 동물, 그리고 인간 세포의 특정 유전자를 특이적으로 변형할 수 있습니다. 궁극적으로 CRISPR는 후천성 또는 유전성 질환 치료법을 찾는 데 선호되는 방법이 되었습니다.

최근, INRS(National Recherche Scientifique)의 프레데릭 베이리에 교수와 그의 팀은 Ssn이라는 특정 효소 계열을 기반으로 새로운 유전학적 도구를 개발했습니다. 이 도구를 사용하면 단일 가닥 DNA에서만 표적 절단이 유도될 수 있습니다.

이들의 연구 결과는 최근 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재되었습니다. 이 중요한 돌파구는 다양한 생명공학 응용 분야에 혁명을 일으킬 수 있는 중요한 유전적 메커니즘을 밝혀냅니다.

핵심 역할을 하는 DNA의 한 형태

단일 가닥 DNA는 이중 가닥 DNA보다 덜 흔합니다. 일부 바이러스에서 흔히 발견되며 세포 복제나 복구와 같은 특정 생물학적 과정에서 중요한 역할을 합니다. 단일 가닥 DNA는 또한 시퀀싱, 유전자 편집, 분자 진단, 나노기술 등 다양한 기술에 사용됩니다.

지금까지 단일 가닥 DNA 서열만을 표적으로 삼는 엔도뉴클레아제(DNA를 절단하는 효소)는 기술된 바가 없으며, 이는 이 유형의 DNA에 기반한 기술 개발에 장벽이 되어 왔습니다.

이제 베이리어 교수의 팀은 실험실에서 처음으로 단일 가닥 DNA의 특정 서열을 절단할 수 있는 효소 계열, 즉 Ssn 엔도뉴클레아제 계열을 발견했습니다.

이를 위해 INRS 아르망-프라피에 상테 생명공학 연구센터 연구팀은 먼저 GIY-YIG 슈퍼패밀리에 속하는 새로운 엔도뉴클레아제 계열인 Ssn을 규명했습니다. 더 구체적으로, 연구진은 수막구균(meningococcus)으로도 알려진 네이세리아 메닝기티디스(Neisseria meningitidis) 세균에서 발견되는 효소 중 하나에 주목했습니다. 이 연구에서 표적 효소는 유전 물질의 교환과 변형에 중요한 역할을 하며, 이는 진화에 영향을 미칩니다.

"연구 결과, 이 단백질은 유전체에서 여러 번 발견되는 특정 서열을 인식하고 박테리아의 자연적인 변형에 핵심적인 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 이러한 상호작용은 박테리아 유전체의 역학에 직접적인 영향을 미칩니다."라고 유전체 세균학 및 진화 전문가인 베이리어 교수는 설명합니다.

이 근본적인 발견 외에도 INRS 연구진은 수천 개의 유사한 효소를 추가로 발견했습니다. 베이리어 교수 연구팀의 박사후 연구원이자 이 연구의 공동 제1저자인 알렉스 리베라-밀로는 "이 효소들이 자신의 단일 가닥 DNA 서열을 인식하고 특이적으로 절단할 수 있음을 증명했습니다. 따라서 수천 개의 효소가 이러한 특성과 고유한 특이성을 가지고 있습니다."라고 덧붙였습니다.

건강 연구에 있어 부인할 수 없는 자산

DNA 인식 및 교환에 있어 새로운 도구를 제시하는 이 연구 결과는 매우 중요합니다. 생물학과 의학 분야에서 다양한 새로운 응용 분야로의 길을 열어줄 것입니다. 한편으로, 이 메커니즘을 이해하면 문제의 박테리아와 관련 감염을 더 효과적으로 제어하는 ​​데 도움이 될 수 있습니다.

한편, 단일 가닥 DNA에 특이적인 효소의 발견은 더욱 정밀하고 효율적인 유전자 조작 도구 개발을 가능하게 합니다. 이는 유전자 편집, DNA 검출 및 분자 진단 방법을 개선할 수 있습니다. 이러한 효소는 병원균 검출이나 의학적 및 치료적 목적의 유전자 조작과 같은 다양한 의료 및 산업 분야에서 DNA 검출 및 조작에 사용될 수 있습니다.

이 모든 방법은 여러 건강 문제를 해결하는 데 큰 가능성을 가지고 있습니다. 현재 이 연구 결과에 대한 특허가 출원 중입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250414124458.htm