UNIST, DNA 손상 복구과정 추적기술 '복구 연구 툴' 개발

질병 연관 DNA 복구 과정 연구 비용·시간↓

DNA손상 삽입기술, 다양한 DNA 적용 가능

국내 연구진이 유전자 가위를 이용해 DNA 특정 위치에 정밀하게 손상을 내고 세포 복구 과정을 직접 관찰하는 기술을 개발했다.

암과 노화의 주원인인 DNA 손상 복구 실패 과정을 세포 수준에서 실시간 추적할 수 있는 새 연구 기술이다.

인간 세포는 매일 수만건의 DNA 손상을 겪는다. 정상적인 몸은 복구 단백질을 보내 이를 수선하지만, 결함이 생기면 노화나 암으로 이어진다. 그동안 세포의 자가 수선 과정을 정확히 추적하기는 쉽지 않았다. 원하는 지점에 특정 손상을 정밀하게 유도하기 어려웠기 때문이다.

UNIST(울산과학기술원) 생명과학과 이자일 교수 연구팀이 해결책을 내놨다. 유전자 가위를 활용해 DNA 특정 위치에 원하는 손상을 유도하는 'CGRID' 기술을 개발했다.

연구진,(좌측부터) 이자일 교수, 김영서 연구원, 안소영 연구원. UNIST 제공

작동 방식은 직관적이다. 한쪽 가닥만 자르는 효소 두 개로 목표 구간을 잘라낸다. 그 빈자리에 손상이 든 합성 DNA 조각을 끼워 넣는다. 긴 DNA 전체를 다시 합성할 필요가 없어 제작 기간과 비용을 크게 줄였다.

실제 실험 결과 약 4만 8500염기쌍 길이의 긴 DNA에서도 손상 부위를 정확히 삽입했다. 연구팀은 염기 하나가 빠진 자리에 복구 단백질 'APE1'이 달라붙는 과정을 확인했다.

DNA가 뭉쳐 있는 히스톤 단백질 구조에서도 복구 차이를 밝혀냈다. 손상 부위가 겉으로 드러났을 때와 단백질 안쪽에 가려졌을 때 복구 효율이 달라지는 현상을 검증했다.

유전자 가위로 DNA 한 가닥의 짧은 구간을 잘라내고, 손상이 포함된 합성 DNA 조각(노란색)으로 교체하는 과정을 표현한 이미지. [AI제작 이미지]

이번 연구 성과는 국제학술지 '핵산연구(Nucleic Acids Research)'에 게재됐다.

이자일 교수는 "기존에는 연구자가 보고 싶은 손상을 원하는 자리에 삽입하는 일 자체가 시간과 비용 측면에서 연구의 병목이었다"며 "CGRID를 이용하면 DNA가 특정 손상을 입었을 때 복구가 잘되거나 어려워지는지 살펴볼 수 있어, 암과 노화로 이어지는 DNA 손상이 왜 제대로 복구되지 않는지 밝히는 데 도움이 될 것"이라고 말했다.

영남취재본부 김수로 기자 relationship6007@asiae.co.kr