중앙대학교(총장 박상규)약학대학 연구진인 박현호 교수와 김기업·이소연 박사과정생 연구팀은 항-크리스퍼 유전자의 발현을 억제하는 기능과 스스로 항-크리스퍼 단백질로 작동하는 기능을 동시에 가진 ‘AcrIF24’ 단백질이 박테리아에 존재한다는 점을 새롭게 발견하고, 해당 단백질의 작용기전을 규명하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

연구진에 따르면 본래 박테리아는 자신을 공격하는 바이러스의 공격에 대항하기 위해 바이러스의 유전정보를 기억하고 있다가 유사한 유전자를 가진 바이러스가 침투하면 즉각 제거한다. 이러한 방어 시스템을 일컬어 크리스퍼-카스(CRISPER-Cas)라 하며, 유전자 가위라고도 부른다.

바이러스는 크리스퍼-카스 시스템을 억제하는 다양한 항-크리스퍼 단백질(Acr)을 이용해 박테리아의 방어 체계를 무력화하는 방식으로 진화해 왔다. 이에 맞서 박테리아는 항-크리스퍼 단백질의 발현을 억제하는 전사 억제 단백질(Aca)을 통해 바이러스에 대항한다는 사실이 최근 박현호 교수 연구팀에 의해 밝혀진 바 있다.

박 교수 연구팀은 이번 후속연구를 통해 Acr 기능과 Aca 기능을 동시에 갖는 새로운 형태의 단백질이 박테리아에 존재한다는 것을 발견했다. 새롭게 발견된 AcrIF24 단백질의 3차 구조를 분석한 결과 어떻게 해당 단백질이 특정 프로모터에 결합해 Acr의 발현을 저해하는지, 어떻게 크리스퍼-카스 시스템을 무력화하는지를 분자 레벨에서 규명하는 데 성공했다.

자세한 연구 내용은 ‘항-크리스퍼 기능 그리고 항-크리스퍼 발현 조절 듀얼 기능을 가지는 AcrIF24의 분자 작용기전(Molecular basis of dual Anti-CRISPR and auto-regulatory functions of AcrIF24)’ 논문을 통해 확인할 수 있다. 이 논문은 생명과학 분야 학술지 ‘Nucleic Acids Research(2021 IF=19.1)’에 게재됐다

박 교수는 “크리스퍼-카스 시스템은 유전자 조작을 통한 미래 인간 질병 치료 목적으로 사용될 가능성이 있는 중요한 연구 분야다. 다만, 시스템을 더욱 효율적으로 사용하기 위해서는 조절 물질인 생체조절 단백질이 필요한 상태”라며, “AcrIF24 단백질은 향후 크리스퍼-카스 조절 단백질로 응용할 수 있어 활용도가 높다”고 말했다.

베타뉴스 강규수 기자 ()
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