[2]ARK의 선택! 유전자 가위(CRISPR/크리스퍼) 발견의 역사 CRISPR 그 이름의 시작

CRISPR 그 이름을 가지다!

 

 

2002년이 되었습니다. 이제 Sequencing은 매우 자유롭게 할 수 있고 많은 염기서열 결과도 쌓여 있는 상태입니다.

한 네덜란드 그룹에서 이전에 많은 수의 박테리아에서 발견한 반복서열이들이 어떤 특징이 있는지 더욱더 자세하게 관찰했습니다.

 

그래서 알아낸 사실은

 

1.  CRISPR는 bacteria에서만 발견됨. eukaryote나 바이러스에서는 발견되지 않음. 

    하지만 CRISPR의 존재 여부가 특정 종을 구분할 수 있는 특징이 되지는 못함.

    예를 들어 Mycobacterium의 경우 M. tuberculosis와 M. leprae는 같은 속임에도 불구하고

     M. leprae은 CRISPR가 없고 M. tuberculosis는 CRISPR가 있음.

 

2. 약 40여종 이상의 원핵생물의 분석 결과 한 종 내에서 발견되는 CRISPR의 반복되는 염기서열에는 거의 변화없음.

   Salmonella typhimurium : 21 bp반복 / Streptococcus pyogenes : 37 bp반복, 전체 게놈에 산재되어 발견됨

 

3. 반복되는 염기서열 사이에 존재하는 비반복 염기서열(spacer)의 길이는 일정함.

   Spacer는 CRISPR 부위에서만 발견되는데 그 유래를 알 수가 없음

 

4. CRISPR가 있는 경우 공통된 leader sequence를 거의 대부분 가지고 있음.

 

5. CRISPR 안에는 ORF(Open reading frame, 단백질을 만들지 않는다는 의미임)가 존재하지 않음.

 

6. CRISPR를 가진 경우 cas(CRISPER associated sequence)1, cas2, cas3, cas4도 가지고 있음.

   대부분은 cas3-cas4-cas1-cas2의 순서로 존재함. 

   Cas유전자들은 CRISPR 유전자와 수백 bp 이내에서 발견됨. Cas1은 CRISPR를 가진 모든 미생물에서 발견됨.

   정황상 cas1 단백질이 CRISPR와 결합할 것이라 예측됨.

 

 

이 결과는 CRISPR의 구조를 최초로 규명한데 의의가 있고, CRISPR과 Cas 단백질은 서로 밀접한 관련이 있을 것이라는 예상을 할 수 있게 해주었습니다. 

그리고 CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindrome repeats)라는 이름을 드디어 지어주었습니다.

이름은 이 논문에서 밝힌 내용들을 나열한 것인데.. 직역하자면 Clustered : 무리를 지은, regularly :정기적으로, interspaced : 중간에 뭔가가 있는, short palindrome repeats : 짧은 회문(앞뒤가 같게) 반복이라는 뜻입니다.

제 의역을 조금 넣어서 번역해보면 중간에 잘 알지 못하는 염기서열이 있는 짧은 palindrome repeats이 같은 간격으로 모여있는 염기서열 구조라고 생각하면 될것 같습니다. 

 

CRIPSR는 미생물의 면역체계의 일종?

 

이후 2006년에 Cas 단백질의 구조와 기능을 유추하면서 CRISPR과 Cas 단백질이 마치 원핵세포의 siRNA와 비슷한 면역기능을 가지고 있는 것이 아닌가 유추하게 됩니다.

여기서 중요한 이야기가 나오는데 CRISPR 염기서열을 분석해 보면 박테리오파지나 플라스미드의 유전자와 유사한 DNA 서열을 가지고 있다는 것을 알게 되었다는 것입니다.

 

 

오늘도 논문 두개를 요약해 뵜습니다. 또 피곤이 엄습해 옵니다. 다음편이 기대가 되시면 댓글이나 뭐 즐겨찾기 이런거 해주시면 힘내서 준비해 보겠습니다. 

 

ARK의 선택! 유전자 가위(CRISPR/크리스퍼) 발견의 역사 -1-

유전자가위에 대해 자세히 설명한 책에 대한 리뷰를 포스팅 했습니다. 책이 볼만하더라구요^^

[책소개]DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위

Jansen R, Embden JD, Gaastra W, Schouls LM. Identification of genes that are associated with DNA repeats in prokaryotes. Mol Microbiol. 2002 Mar;43(6):1565-75. doi: 10.1046/j.1365-2958.2002.02839.x. PMID: 11952905.

 

Makarova KS, Grishin NV, Shabalina SA, Wolf YI, Koonin EV. A putative RNA-interference-based immune system in prokaryotes: computational analysis of the predicted enzymatic machinery, functional analogies with eukaryotic RNAi, and hypothetical mechanisms of action. Biol Direct. 2006 Mar 16;1:7. doi: 10.1186/1745-6150-1-7. PMID: 16545108; PMCID: PMC1462988.