오민규 교수, 유전자가위(CRISPR-Cas9) 기반 방선균 유전체 편집기술 개발
항생제·항암제 등 천연의약품 60% 차지하는 '방선균'
연구팀, 방선균 세포독성 해소하고 대량생산법 제시
오민규 교수팀이 Cas9 단백질 개량으로 방선균 유전체에 최적화된 유전체 편집기술을 개발했다.
최근 염기서열 분석기술 발달로 유전체 데이터가 대량으로 축적되는 가운데 의약품 시장에서는 미생물 유래 천연물을 활용한 제품 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히 토양에서 자라는 방선균은 천연의약품의 중요 군주로 알려져 있다. 현재 시장에서 판매되고 있는 항생제·항암제·면역억제제 등 천연의약품의 60%가 방선균에 해당한다.
하지만 방선균 유전체의 GC 비율이 70% 정도로 매우 높아 유전자 조작 효율성이 낮은 문제가 있었다. 유전체를 구성하는 염기 중 결합력이 강한 G와 C는 방선균의 유전자 조작 난도를 높이는 요소였다. CRISPR-Cas9 시스템 개량을 통한 방선균 유전자 조작 및 천연 의약품 생산량 증가 도식. (사진=고려대 제공) *재판매 및 DB 금지 연구팀은 Cas9 단백질을 개량해 방선균 유전체에 최적화된 유전체 편집기술을 개발했다. 연구팀이 개량한 Cas9-BD 단백질은 기존 절단 연구에서 발생했던 방선균의 강한 세포독성 문제를 해결하고 유전자 편집 효율을 높였다.
또 세포 내 생합성 유전자군 포획법이라는 새 기술로 거대생합성 유전자군을 이종 균주에 옮겨 대량생산이 가능하게 했다.
방선균에 최적화된 빠른 유전자 조작 방법을 제시한 이번 연구는 미생물 유래 천연의약품의 산업화에 크게 기여할 것으로 기대받고 있다. 향후 신규 천연물 의약품 발굴에도 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것으로 보인다.
한편 이번 연구 논문은 지난 21일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에 게재된 바 있다.
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