미토콘드리아 DNA에서 TALED의 아데닌 염기 교정 모식도(IBS 제공)© 뉴스1

기초과학연구원(IBS) 유전체 교정 연구단이 세계 최초로 미토콘드리아 DNA의 아데닌(A) 염기 교정 도구인 ‘TALED(Transcription Activator-Like Effector-linked Deaminase)’를 개발했다.미토콘드리아 유전질환 연구와 치료제 개발에 널리 활용될 것으로 기대된다.

26일 IBS에 따르면 미토콘드리아는 에너지를 만들어내는 세포 내 소기관이다.

병원성 미토콘드리아 DNA의 돌연변이 95개 중 90개는 DNA 염기 하나가 변이된 ‘점 돌연변이’다. 점 돌연변이를 원래의 염기로 교정하면 대부분의 병원성 미토콘드리아 유전질환을 치료할 수 있다.

하지만 최근까지 미토콘드리아 DNA 교정은 불가했다. 이에 연구팀은 IBS 미토콘드리아에서 아데닌(A) 염기를 교정하는 기술을 최초로 개발했다.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.

특히 연구팀은 나아가 시토신 탈아민화 효율을 높이는 UGI 단백질을 TALED에 융합하면 시토신과 아데닌의 염기교정을 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 개발한 것이다.

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

교신저자인 김진수 전 단장은 “마땅한 치료법이 없었던 미토콘드리아 유전질환의 근본적인 해결책을 제시했다”며 “TALED는 식물에도 적용할 수 있는 만큼 분자생물학과 유전학뿐 아니라 바이오제약·생명공학·농림수산업·환경 산업에도 폭넓게 기여할 것”이라고 전했다.

한편 이번 연구결과는 생물학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘셀’에 26일 게재됐다.


km5030@news1.kr