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한국생명공학연구원 김희식 박사 연구팀은 광합성 미생물의 이산화탄소 포집 능력을 크게 높일 수 있는 유전자가위 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
흔히 미세조류로 알려진 광합성 미생물은 온실가스인 이산화탄소를 빠르게 흡수하는 것은 물론 다양한 유용 물질을 생산할 수 있어 탄소 포집 기술 개발을 위한 차세대 생물 자원으로 주목받고 있다.
광합성 미생물을 탄소 감축에 이용하기 위해서는 유전자가위로 정밀하게 유전자를 교정해 이산화탄소 흡수 능력을 극대화해야 한다.
유전자가위는 인간·동식물 세포의 특정 염기서열을 찾아내 해당 부위 DNA를 절단함으로써 유전체를 교정하는 기술이다.
크리스퍼 카스9 유전자 가위(CRISPR-Cas9)가 널리 활용되고 있는데, 기존 크리스퍼 유전자 가위는 광합성 미생물의 핵 내부로 들어가기 어려워 활용도가 낮았다.
연구팀은 자연계의 '유전자 편집자'라 불리는 토양 미생물 '아그로박테리움'이 숙주에 자신의 유전 정보를 전달하는 과정을 본떠 유전자가위의 교정 효율을 높이는 데 성공했다.
아그로박테리움이 자신의 유전 정보를 핵 내부로 전달하는 과정에서 NLS(핵 위치 신호)가 핵심적인 역할을 한다는 사실에 착안, 크리스퍼 유전자 가위에 NLS를 이식한 'DN Cas9' 단백질을 개발했다.
새로 개발한 DN Cas9 유전자 가위를 광합성 미생물인 '클라미도모나스 레인하티'에 적용한 유전자 교정 실험에서, 기존 유전자가위 보다 정밀하게 핵 내부로 유도돼 단백질이 다량으로 축적되고 유전자 교정 빈도 수치도 10배 이상 향상된 모습이 확인됐다.
김희식 박사는 "다른 광합성 미생물에 대해서도 유전자 교정 빈도를 향상하는데 성공, 이번에 개발한 유전자 가위를 범용적으로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 '미국국립과학원회보'(PNAS) 지난 3일 자 온라인판에 실렸다.
- 연합뉴스
- 저작권자 2025-03-19 ⓒ ScienceTimes
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