KAIST, 유전자 가위로 RNA 분해효소 높은 정확도로 검출 성공

관리자
2022-03-14
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기사내용 요약
박현규 교수팀, 리보핵산가수분해효소 H 1시간 내 검출…최고 민감도
항바이러스제 표적 발굴 및 에이즈 치료제 개발 기여 전망


CRISPR-Cas12a 시스템의 부수적 절단활성을 활용, 리보핵산가수분해효소 H를 민감하게 검출해내는 신기술 모식도, 국제학술지 '케미컬 커뮤니케이션스' *재판매 및 DB 금지


[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 유전자가위 기술인 크리스퍼 카스12a(CRISPR-Cas12a) 시스템의 부수적 절단 활성을 활용해 RNA 분해효소를 민감하게 검출해 내는 신기술을 개발했다고 14일 밝혔다.


크리스퍼 카스 시스템은 높은 표적 특이성과 빠른 역학 탓에 유전체 편집은 물론 생체물질 검출 및 분자진단 분야에 광범위하게 적용되고 있다.


카스12a는 표적 DNA 서열을 인식해 절단하며 주변의 단일 가닥 DNA를 무작위하게 절단하는 부수적 절단 활성도 갖고 있다.


RNA 분해효소의 일종인 '리보핵산가수분해효소 H'는 후천성면역결핍증(에이즈)을 일으키는 바이러스인 인간 면역결핍 바이러스(HIV-1) 및 B형 간염 바이러스를 포함한 역전사 바이러스의 효소에 필수적인 영역이다.


항바이러스제 개발의 중요한 표적인 리보핵산가수분해효소 H의 활성을 검출키 위해서는 전기영동 또는 고성능 액체크로마토그래피 등의 방식을 사용하지만 낮은 특이도와 민감도, 복잡한 검출 과정, 긴 검출 시간 등의 단점이 있다.


연구팀은 이에 따라 크리스퍼 카스12a (CRISPR-Cas12a) 시스템을 활용해 검출의 민감도를 크게 높이고 리보핵산가수분해효소 H를 민감도(검출한계: 0.24 U/L)로 1시간 이내에 RNA 분해효소를 검출하는 데 성공했다. 현재 보고된 기술 중 가장 높은 민감도다.


박 박사팀은 리보핵산가수분해효소 H의 활성 하에 활성제 DNA(Activator DNA)가 방출되도록 설계하고 Cas12a/crRNA 복합체가 방출된 활성제 DNA를 인식할 때 Cas12a의 부수적 절단 활성을 가동시켜 주변의 리포터 DNA를 절단, 형광 신호가 발생토록 설계했다.


이를 통해 표적 유전자 돌연변이를 고감도로 정확하게 검출하는데 성공하고 실제 암세포에서 리보핵산가수분해효소 H 활성도를 성공적으로 검출해 냈다.


리보핵산가수분해효소 H가 인간 면역결핍 바이러스 증식에 관여한다는 점을 고려할 때 이번 연구 성과는 에이즈 치료제 개발에 기여할 수 있을 것으로도 기대된다.


KAIST 생명화학공학과 김한솔 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구는 영국왕립화학회가 발행하는 국제 학술지 '케미컬 커뮤니케이션스)' 16호 표지(백커버) 논문으로 지난달 24일 선정됐다. 논문명 CRISPR/Cas12a collateral cleavage activity for an ultrasensitive assay of RNase H


박현규 교수는 "이번 기술로 크리스퍼 카스12a (CRISPR-Cas12a) 시스템의 부수적 절단 활성을 활용해 리보핵산가수분해효소 H를 고도로 민감하게 검출해 냈다"며 "항바이러스제의 표적 발굴에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.




김양수 기자(kys0505@newsis.com)


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