기초과학연구원 유전체 교정 연구단이 26일 세계 최초로 미토콘드리아 DNA의 아데닌 염기 교정 도구인 TALED를 개발해 Cell에 발표했다.

미토콘드리아는 에너지를 만들어내는 세포 내 소기관으로, 미토콘드리아 DNA에 변이가 일어나면 5,000명 중 한 명 꼴로 발생하는 심각한 유전질환 뿐 아니라 암·당뇨병·노화 관련 질환을 일으킬 수 있다.

이에 따라 미토콘드리아 유전질환 연구와 치료제 개발에 널리 활용될 것으로 기대된다.

IBS 연구진은 미토콘드리아에서 아데닌 염기를 교정하는 기술을 최초로 개발하였다. 이는 점 돌연변이 39개(43%)를 고칠 수 있어 미토콘드리아 DNA의 표적 범위를 비약적으로 늘렸다. 이로써 미토콘드리아 관련 다양한 종류의 동물 질환 모델 제작 및 미토콘드리아 유전질환의 근본적인 치료 길을 열었다.

1저자인 조성익 연구원은 세균에서 유래한 DddA 시토신 탈아미노 효소에 주목했다. 기존의 탈아미노 효소는 DNA 단일 가닥에 작동하는 반면 DddA는 이중가닥에 작동한다.

연구진은 DddA가 DNA 이중가닥을 일시적으로 풀어 탈아미노효소를 DNA 이중 가닥에 접근할 수 있게 하리라는 가설을 세웠다. 이에 DddA와 아데닌 탈아미노 효소를 융합한 염기 교정 기술인 TALED를 제작했다.

TALED를 인간 미토콘드리아 DNA에 적용한 실험 결과, 아데닌이 탈아민화되며 구아닌으로 치환됐다. 인간 미토콘드리아 DNA의 아데닌 염기 교정에 최초로 성공한 것이다.

시토신 탈아민화 효율을 높이는 UGI 단백질을 TALED에 융합하면 시토신과 아데닌의 염기 교정을 동시에 일으킬 수 있음을 확인했다. UGI가 없으면 시토신 염기교정은 일어나지 않고 아데닌 염기만 교정됐다.

시토신과 아데닌의 동시 교정은 원하는 유전자의 무작위 돌연변이 유발에, 아데닌 염기의 선택적 교정은 질병 치료 또는 질병 모델 제작에 사용될 수 있다. 미토콘드리아 DNA를 교정하는 유용한 도구 2가지를 개발했다.

연구진은 총 17개의 미토콘드리아 DNA 내 표적 염기서열에 대해 TALED를 만들어 검증하였으며, 최대 49%에 달하는 높은 아데닌 교정 효율을 보여주었다. 

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자 
J-em@jeonmae.co.kr

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