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원하는 곳만 콕 집어 싹뚝…유전자가위 비밀 목록

조회 : 2767 | 2014-03-19

 

  세균은 천적인 바이러스의 공격을 막을 때 ‘크리스퍼면역시스템’을 가동한다. 이 시스템은 세균이 한 번 침입했던 바이러스의 DNA 정보를 기억한 후 같은 바이러스가 다시 침입했을 때 가동되는데, 여기에는 ‘카스9-가이드RNA 복합체’가 작용한다.

 

  카스9는 DNA를 자르는 효소이고, 가이드RNA는 DNA의 특정부위를 빠르고 정확하게 찾는 RNA. 그러나 지금까지 가이드RNA가 어떻게 DNA의 특정부위를 빠르고 정확하게 찾는지 밝혀지지 않았다.

 

  미국 콜롬비아대 생화학&분자생리학부 에릭 그린 박사와 버클리 캘리포니아대 화학부 제니퍼 도드나 교수 공동연구진은 이 면역시스템의 자세한 매커니즘을 규명해 6일 네이처 표지를 장식했다.

 

  표지는 카스9-가이드RNA 복합체가 DNA를 자르는 순간을 묘사하고 있다. 보라색으로 DNA의 이중나선 구조를, 빨간색으로 가이드RNA와 DNA의 결합을 표현했는데, 이들을 둘러싸고 있는 투명한 부분은 바로 카스9다. 그리고 이들 염기쌍 중에서 노란색으로 반짝이는 곳이 바로 DNA의 짧은 염기서열인 ‘PAM’이다.

 

  연구팀은 카스9-가이드RNA 복합체가 DNA를 찾기 전에 어떤 현상이 일어나는지 관찰한 결과, DNA의 짧은 염기쌍인 PAM 농도에 따라 가이드RNA와의 결합여부가 달라진다는 것을 알아냈다. 복합체는 PAM 농도가 낮은 환경에서는 DNA의 자르고자 하는 부위를 무시해 버렸던 것이다.

 

  그린 박사는 “거대한 DNA 분자에서 카스9-가이드RNA 복합체가 빠르고 정확하게 특정 부위를 찾아가는 것은 결국 가이드RNA와 PAM과의 상호작용 때문”이라며 “세균 스스로 PAM 농도에 따라 DNA의 절단 정도를 조절할 수 있다는 것”이라고 말했다. 

 

사이언스 제공

 

  올해는 DNA의 이중나선구조를 밝혀내는데 결정적 역할을 한 X선 회절분석 기술이 노벨 물리학상을 수상한지 100년 째 되는 해다.

 

  올해 1월 ‘네이처’가 X선 회절분석을 특집으로 다룬 데 이어 이번주에는 ‘사이언스’가 X선 회절분석을 주제로 특별호를 내놓았다.


  독일 물리학자 막스 폰 라우에가 1912년 처음 개발한 이 기술은 1952년 DNA의 구조를 밝혀내는 데 쓰인 것은 물론 1982년 결정구조와 비결정 구조의 중간 단계라 할 수 있는 ‘준결정’을 밝히는 데도 핵심적인 역할을 했다.

 

  X선 회절분석기법을 이용해 나온 노벨상의 개수는 지금까지 29개.


  이번 주 표지는 영국 뉴캐슬대 마이클 프로버트 화학과 교수팀이 X선 회절분석기법을 이용해 밝힌 벤젠의 구조로 꾸며졌다. 단일 결정을 회절 분석하는 것은 여러 결정이 함께 모인 결정구조체를 분석하는 것보다 까다로운 데, 연구팀은 1개의 벤젠구조를 훼손하지 않고 촬영하는 데 성공한 것이다.


  연구팀은 이번 연구 결과가 “단일 결정구조의 화학적․물리적 특성을 밝히는 데 도움이 될 것”이라고 설명했다.

 

 

  동아사이언스 최새미 기자 saemi@donga.com 이우상 기자 idol@donga.com  

 

 


 

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