[3]ARK의 선택! 유전자 가위(CRISPR/크리스퍼) 발견의 역사 바이러스는 CRISPR로 막는다!

 

CRIPSR가 박테이라에서 일종의 면역시스템으로 작동하는 것이 아닌가? 하는 의심은 CRISPR 안의 비반복 염기서열(spacer)이 바이러스의 염기서열과 유사하다는 것을 확인한 후에 자연스럽게 생기게 됐습니다. 이것의 증명은 아이러니하게도 유제품 생산 회사에서 하게 됩니다.

 

 

저자 주소에 보면 DANISCO 미국, DANISCO 프랑스 이렇게 있네요

 

DANISO라고 하는 식품 회사인데 우리나라로 생각하면 CJ 제일제당이나 대상 같은 회사라고 생각하시면 될 것 같습니다. 이런 회사들이 만두 만들고 고추장 만들고 이런 회사라고 생각하시겠지만 사실 유전공학을 이용하여 형질을 개선한 여러 미생물 균주들을 이용해서 감미료, 효소 등을 만들어 내는 일도 많이 합니다.

 

이건 여담인데.. 유전공학에 관심이 있는 학생들은 생명공학과도 좋지만 식품공학과에서도 비슷한 일을 하니까 이쪽을 고려해 보시는 것도 나쁘지 않을 것 같습니다.

 

지금은 듀퐁이 샀나 봅니다. 정글같은 자본주의.. 

 

아무튼 이 회사는 요구르트 만들 때 사용하는 균주인 Streptococcus thermophilus를 이용해서 실험을 했습니다. 이건 뇌피셜인데 이 회사에서 가지고 있던 균주중에 박테리오파지인 Φ858와 Φ2972이 공격을 하지 못하는 균주를 이미 가지고 있었을 것이라고 생각합니다만, 논문에서는 박테이오파지에 대해 저항성이 있는 9개의 균주를 골랐다고 되어 있습니다.

 

 

그림을 보시면 빨간 박스 안에 마름모로 모양이 CRIPSR에 있는 반복되는 염기서열입니다.

1, 2, 3.. 이라고 되어 있는 것은 비반복 염기서열(spacer)입니다.

이제 빨간 박스 아래쪽을 보시면 1, 2 앞쪽에 S1, S2, S… 가 있습니다. 이것은 박테이오파지에 대해 저항성이 있는 균주에서만 나타나는 것을 알수 있습니다. 아래 오른쪽은 박테이오파지에 대해서 얼마나 많이 죽는가를 나타내는 그래프입니다. 예를 들어보면 위애서 두번째에 있는 S1-S2-1-2를 가진 균주는 Φ858에 대해서 덜 죽습니다. 하지만 Φ2972이 공격하면 많이 죽네요. 위에서 4번째 S4-1-2를 가진 균주는 Φ2972에 대해서 덜 죽습니다. 하지만 Φ858이 공격하면 많이 죽습니다. 제일 아래 있는 S13-S14-1-2는 Φ858와 Φ2972 모두에 대해서 덜 죽습니다. 자 이제 이 사람들은 S1을 가지고 있냐, S4을 가지고 있냐에 따라서 Φ858에 대해 견딜수 있냐,  Φ2972에 대해 견딜수 있냐가 결정 될 수 있다는 것을 알았습니다. 완전 신기하네요!

 

 

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

[책소개]DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위

 

자. 그럼 S1, S2, S3… 이놈의 정체는 뭘까요? 이것은 30개 염기서열로 이루어져 있었습니다. 서로 비슷하지 않았습니다. 그럼 이 S1, S2.. 의 염기서열은 박테이오파지 Φ858, Φ2972는 가지고 있을까? 당연한 질문입니다. 앞서서도 이야기 했지만 우리는 인간 게놈도 전부 읽을 수 있습니다. 이딴 바이러스 게놈 따위야 마음만 먹으면 얼마든지 읽을 수 있지습니다. Φ858와 Φ2972의 전체 염기서열을 가지고 S1~S14까지의 각각의 염기서열과 같은 부분이 있는지 확인했습니다.

 

spacer는 30개의 염기서열로 되어있네. 세어보지 마세요, 이미 제가 다 세어봤습니다. ^^ 점은 염기서열이 같다는 말이고 염기서열이 아래 써있는 것은 염기가 바뀌어 있다는 것입니다.

 

와!! 소름!!

S1 볼까요? Φ858 게놈의 염기서열과 100% 일치합니다.

Φ2972 서열과는 비슷해 보이지만 14개의 염기가 다릅니다. 아까 결과는? S1-S2를 가지고 있으면 Φ858에 대해서 덜 죽고 Φ2972에 대해서 많이 죽습니다.

 

S8 볼까요? Φ2972 게놈의 염기서열과 100% 일치합니다. 아까 결과는? Φ2972 에 대해서 덜 죽고 Φ858에 대해서 많이 죽습니다. 와!! 신발! 개신기!

 

그럼 염기서열 2개 다른 S5는 어떨까요? 이건 Φ2972 게놈의 염기서열과 100% 일치합지만 Φ858하고는 2개의 염기만 다릅니다. 결과는? Φ2972 에 대해서 덜 죽고 Φ858에 대해서 많이 죽습니다.

와! 이거 조작 아니야?? 염기서열 2개 다른것도 구분한다고?

 

여기서 매우 중요한 박테이라의 면역 기작을 알수 있었습니다. 어떤 방식인지는 모르겠지만 바이러스에서 30개의 염기서열을 CRIPSR 안에 가지고 있다가 다시 똑같은 염기서열을 가진 놈이 공격을 하면 죽지 않고 살아난다! 어디서 많이 들어본 이야기 같지 않나요?

“코로나 바이러스에 백신은 코로나 바이러스의 단백질을 미리 세포에 주입하면 이 단백질을 인식하는 항체를 만들어서 다음번에는 코로나에 걸리지 않는다”는 것이 인간의 면역체계입니다.

박테리아는 이것을 단백질 조각으로 하지 않고 DNA 조각으로 하는 것입니다. 박테리아는 단세포이기 때문이 세포가 죽으면 대가 끊기게 됩니다. 따라서 자신이 면역을 가지지는 못하지만 자손을 위해서 바이러스의 조각을 외세의 침입에 대항할 무기를 남겨주는 것이지요.

 

또 다른 실험을 하나 합니다. 이전 CRIPSR 이름을 만든 네덜란드 연구팀에서 Cas 유전자는 항상 CRISPR과 붙어 다닌다고 했었는데.. 이 균주도 Cas 유전자가 여러 개 CRISPR 바로 앞에 위치하고 있었습니다. Cas1, 5, 6, 7 이렇게 4개가 있네요. Cas7을 망가트렸을때는 아무일도 일어니지 않았지만 Cas5를 망가뜨렸을 때 바이러스에 대한 면역이 깨진 것을 알수 있었습니다. 이로서  Cas 단백질이 박테리아 면역 시스템에 한 축을 담당하고 있다는 것을 확인하게 되었습니다.

 

 

정리하자면,

박테리아(대한민국이라고 합시다)는 조상대대로 내려오는 Cas라는 유전자를 가지고 있는데 이것은 일종의 무기입니다. 여러 종류의 바이러스는 (일본, 중국, 북한, 미국 등.. 이라 합시다) 각기 다른 특성이 있습니다. 일본이 해군, 중국은 육군, 북한은 핵미사일,  미국은 넘사벽?? ㅋ 이런식으로 적을 완벽하게 무력화시킬 수 있는 약점에 대한 정보를 보관하고 있는 곳이 CRISPR라고 비유적으로 생각하시면 될 것 같습니다.

 역시 사이언스 잡지에 나올만한 흥미진진한 내용이었습니다.

 

그런데!! 이게 유전가 가위랑 뭔상관이야? 이게 ARK랑 뭔상관이야? 돈누나는 과학자야? 라고 하시는 분들.. ㅋ

어그로는 여기까지 였습니다. 다음편 부터는 진짜 유전자 가위 CRIPSR/Cas로 찾아뵙도록 하겠습니다.^^

 

 

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

 

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