[DEBUG-WINDOW 처리영역 보기]
즐겨찾기  |  뉴스레터  |  오늘의 정보  |  e브릭몰e브릭몰 회원가입   로그인
BRIC홈 동향
웨비나모집
스폰서배너광고 안내  배너1 배너2 배너3 배너4
전체보기 Bio통신원 Bio통계 BRIC View BRIC이만난사람들 웹진(BioWave)
목록
조회 4630  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
바이오통신원   
DNA 사용않고 신형 유전자가위로 대두 유전자 교정
생명과학 기초과학연구원 (2017-02-17 10:56)

기초과학연구원(IBS) 유전체 교정 연구단(김진수 단장) 식물 연구팀이 DNA를 사용하지 않고 신형 유전자가위 크리스퍼 Cpf1(CRISPR Cpf1)으로 대두와 야생담배 유전자 교정에 성공했다.

유전자가위는 특정 DNA 염기를 찾아가는 가이드인 크리스퍼RNA(crRNA)와 그곳을 자르는 절단효소로 구성된다. ‘크리스퍼 Cpf1 유전자가위(CRISPR Cpf1)’는 최근 널리 활용되고 있는 ‘크리스퍼 Cas9 유전자가위(CRISPR Cas9)’에서 사용되는 절단효소인 Cas9 대신 Cpf1 이라는 절단효소를 사용한다.

Cpf1은 구조적 차이로 인해 Cas9보다 결합하는 RNA 길이가 짧아 조작이 간편하다. 실험적으로 Cas9에 비해 정확도가 더 높다고 증명된 바 있어 3.5세대 유전자가위로 주목받고 있다. 2015년 학계에 보고된 이래 Cpf1 유전자가위는 DNA 형태로 인간배양세포와 동물세포에 적용되는 경우가 많았다. 하지만 식물세포에서는 DNA 형태로 유전자가위를 주입할 경우, Cpf1이 잘 작동하지 않아 새로운 방법을 찾고 있는 실정이었다.

이번 연구는 DNA 형태 대신 신형유전자 가위 Cpf1를 직접 식물세포에 주입함으로써 대두와 야생담배의 유전자 교정에 성공하였다. IBS 연구진은 지난 해 인간배양세포와 동물세포(생쥐)의 유전자 교정에 성공한 데 이어 식물세포에도 Cpf1을 crRNA와의 복합체 형태로 직접 주입하는 방식이 활용 가능함을 증명했다. 기존의 방식과는 달리 DNA를 매개로 사용하지 않기 때문에 외부 DNA 주입 가능성을 원천적으로 배제하므로 GMO와 차별된다.  

연구진은 대두에서 분리한 원형질체에 Cpf1 유전자가위를 주입하여 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 낮추는 기능이 있다. 또한 연구진은 FAD2가 아닌 비특이적 작용 위치에 대한 절단이 일어나지 않아 교정하고자 하는 염기에만 정확히 작동했다고 밝혔다.

또한 이번 연구에서는 흔히 먹는 작물인 대두뿐 아니라 야생담배에서도 Cpf1 유전자가위를 직접 주입해 유정자 교정이 가능하다는 사실을 확인했다. 연구진은 야생담배에서 AOC 유전자를 교정했다. AOC 유전자는 식물의 생장과 발달, 호르몬 합성에 주된 역할을 한다고 알려져 있다.

이로써 연구진은 Cpf1 유전자가위를 직접 주입하는 방식이 향후 다양한 식물 유전자 교정에 널리 활용될 수 있을 것으로 내다보고 있다. 김상규 연구위원은“우리나라에서 이 기술을 활용해 형질이 개선된 작물을 만들기 위해서는 유전자 교정 작물에 대한 사회적 논의도 함께 이루어져야 한다”고 말했다.  

이번 연구를 이끈 김진수 단장은 “유전물질(DNA)을 사용하지 않고 신형 유전자가위로 주요 작물인 대두의 유전자를 정확하게 교정할 수 있음을 밝혔다”고 이번 연구 성과의 의미를 강조했다. 본 연구결과는  ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.329)’ 온라인판에 2. 16일 게재됐다.


연구 내용
논문명/저널
CRISPR/Cpf1-Mediated DNA-Free Plant Genome Editing/Nature Communications

저자정보
Hyeran Kim, Sang-Tae Kim, Jahee Ryu, Beum-Chang Kang, Jin-Soo Kim*, and Sang-Gyu Kim*
연구내용
■ 3세대 유전자 가위인 크리스퍼 시스템은 동식물 유전체교정에 널리 사용되고 있음. 2015년 Cell지에 신형 유전자가위 크리스퍼 Cpf1가 보고된 이후, 본 연구단은 지난 해 크리스퍼 Cpf1의 정확성을 세계 최초로 밝히고, 동물세포에 적용해 유전자 교정에 성공한 바 있음.
■ 새로 발견된 Cpf1은 기존 유전자가위와 다른 여러 성질을 가지고 있어  학계에서는 다양한 연구대상에 확대해 연구를 진행하고 있는 상황임.

연구 이야기
[연구 배경] 신형 크리스퍼 Cpf1 유전자가위가 2015년 Cell지에 보고됨. Cpf1을 사용하여 인간배양세포 유전자교정에 성공. 이 시스템을 작물에 적용하기 위한 연구에 착수.

[어려웠던 점]  실험 재료인 대두 세포를 순수 분리하기 위해 미성숙 대두를 계속적으로 사용해야 하는데, 생장실에서 키운 식물에서부터 실험 재료를 얻는 일이 생각보다 까다로움. 또한, 식물세포 안에서 Cpf1 단백질을 발현시키는 것이 생각보다 힘들었음. 그래서 Cpf1 단백질을 외부에서 정제하여 식물세포 안으로 전달하는 방법을 사용함.

[주목할 점] 기존에 많이 사용하는 모델 식물이 아니라 주요 작물인 대두의 세포를 이용하여 신형 유전자가위의 성능을 검증. 유전물질인 DNA를 사용하지 않고 단백질과 RNA만으로 대두의 목표 유전자에 돌연변이를 일으키는데 성공.

[향후 연구계획] 본 연구는 대두의 세포를 이용해서 수행되었음. 본 연구를 바탕으로 Cpf1-유전자가위를 이용해 대두의 형질을 전환하여 혈압 저하 등의 효능이 있는 올레산의 함량이 높은 새로운 품종을 만들고자 함.

DNA를 매개로 사용하지 않고, 신형 유전자가위 Cpf1를 직접 대두와 야생담배 세포에 주입

[그림 1] DNA를 매개로 사용하지 않고, 신형 유전자가위 Cpf1를 직접 대두와 야생담배 세포에 주입
 
신형 유전자가위 Cpf1를 크리스퍼RNA(crRNA)와 복합체 형태로 대두와 야생담배 세포에 직접 주입함. 이 방식을 이용하면 DNA를 매개로 사용하지 않고 단백질과 RNA 만으로 유전자 교정이 가능함. 


□ 크리스퍼 Cpf1 유전자 가위 vs. 크리스퍼 Cas9 유전자 가위 비교
크리스퍼 Cpf1 유전자 가위 vs. 크리스퍼 Cas9 유전자 가위 비교

  추천 0
  
인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
  
본 기사는 네티즌에 의해 작성되었거나 기관에서 작성된 보도자료로, BRIC의 입장이 아님을 밝힙니다. 또한 내용 중 개인에게 중요하다고 생각되는 부분은 사실확인을 꼭 하시기 바랍니다. [기사 오류 신고하기]
 
  댓글 2
회원작성글 버스커  (2017-02-17 18:49)
CRISPR/Cpf1-Mediated DNA-Free Plant Genome Editing/Nature Communications
논문 링크가 잘못 올라가있네요.
회원작성글 BRIC  (2017-02-20 09:47)
버스커님 오류 알려주셔서 감사합니다. 링크 부분 수정 하였습니다. BRIC 드림
등록
동일바이오테크
5년전 오늘뉴스
당뇨병의 원인인 인슐린 저항성 유발기전 규명...전남대 생명과학기술학부 최흥식...
[신기한 곤충이야기]205. 좀매부리 이야기
자폐증을 치료하는 브로콜리 새싹 성분
연구정보중앙센터
위로가기
동향 홈  |  동향FAQ  |  동향 문의 및 제안
 |  BRIC소개  |  이용안내  |  이용약관  |  개인정보처리방침  |  이메일무단수집거부
Copyright © BRIC. All rights reserved.  |  문의 member@ibric.org
트위터 트위터    페이스북 페이스북   유튜브 유튜브    RSS서비스 RSS
에펜도르프코리아