유전자(DNA)에 일부러 상처를 내고, 복구 단백질이 손상을 처리하는 과정을 살펴볼 수 있는 기술이 나왔다.

29일 울산과학기술원(UNIST)은 생명과학과 이자일 교수팀이 유전자 가위로 DNA 특정 위치에 원하는 손상을 넣는 기술인 'CGRID'(CRISPR-mediated Gap-based Replacement for Insertion of DNA damage)를 개발했다고 밝혔다.

사람 세포 1개에서는 하루에만 수만 건의 DNA 손상이 발생하는 것으로 알려져 있다.

이러한 손상을 수선하는 복구 단백질이 있는데, 이 단백질이 제대로 작동하지 못해 손상이 축적되면 노화나 암으로 이어질 수 있다.

CGRID는 복구 단백질들의 활동을 살펴보기 위해 원하는 DNA 특정 위치에 다양한 종류의 손상을 가할 수 있다.

이중나선 구조인 DNA 중 한 가닥만 자르는 유전자 가위 효소 두 개로 특정 구간을 제거한 뒤, 이 구간을 손상된 합성 DNA 조각으로 교체하는 방식이다.

지금까지는 DNA에 손상을 입히기 위해서는 손상된 부분을 포함한 DNA 전체를 합성하거나 여러 조각을 이어 붙이는 과정이 필요했다.

이 방법은 DNA가 길어질수록 제작 과정이 복잡해지고 시간과 비용이 늘어나는 단점이 있었다. 또 손상할 수 있는 위치도 제한됐다.

연구팀은 이 기술로 약 1천 염기쌍 길이 DNA에서 손상 삽입 효율 약 90%를 달성했으며, 약 4만8천500 염기쌍의 긴 DNA에서도 원하는 위치에 손상을 입힐 수 있었다.

연구팀은 실제로 긴 DNA에 염기 하나가 빠진 손상을 넣고, 이를 복구하는 단백질 'APE1'이 이를 찾아가는 움직임을 관찰했다.

끊어진 두 가닥 DNA 끝부분을 본뜬 구조를 넣은 실험에서도 복구 단백질 'Ku70/80'이 결합하는 것을 확인했다.

이자일 교수는 "기존에는 연구자가 보고 싶은 손상을 원하는 자리에 삽입하는 일 자체가 시간과 비용 측면에서 연구 병목이었다"며 "CGRID를 이용하면 DNA가 특정 손상을 입었을 때 복구 과정을 살펴볼 수 있어, 암과 노화로 이어지는 DNA 손상이 왜 제대로 복구되지 않는지 밝히는 데 도움이 될 것"이라고 말했다.

연구 결과는 영국 옥스퍼드대학교 출판부가 발행하는 국제 학술지 '핵산 연구'(Nucleic Acids Research)를 통해 28일 출판됐다.

연구는 한국연구재단과 기초과학연구원(IBS) 지원을 받았다.