[4]ARK의 선택! 유전자 가위(CRISPR/크리스퍼) 발견의 역사 원하는 DNA를 자르고 노벨상으로 가버렷!

우리는 요구르트 먹기만 했는데… 요구르트 만드는 균주에서 크리스퍼라는 염기서열의 기능을 알아냈다는 것이 재미있었습니다.

 

자 이제 왜 유전자 가위(CRISPR)는 노벨상을 받을 수 있었는지, 현재 가장 핫한 active ETF인 캐시우드(aka. 돈나무 누님)의 ARK invest이 주시하고 있는 기술인지 알아보겠습니다.

앞의 시리즈물 3편을 안 보시고 오신 분들은 아래 링크에서 공부 좀 하시고 오시길.. 광고도 한번 클릭해 주시면 제 시간과 노력도 보상 받을 수도.. ㅎ

 

 

 

CRIPSR은 계속 반복되는 염기서열(repeat)과 반복되지 않는 염기서열(spacer)로 이루어져 있는데 이 부분 모두가 RNA로 발현됩니다.

Cas9 단백질이 만들어지고 tracrRNA도 만들어집니다.

모든 세포에 존재하는 RNA를 잘라주는 RNaseIII도 만들어집니다.

 

Cas9 단백질과 tracrRNA, CRIPSR의 계속 반복되는 염기서열(repeat), RNaseIII은 하나의 큰 뭉치를 만들고 이때 RNaseIII는 tracrRNA의 필요없는 부분을 잘라냅니다.

이 tracrRNA의 염기서열과 repeat의 염기서열은 서로 palindromic(이건 앞 포스팅에도 말했는데.. 꺼꾸로해도 이효리랑 같은 거임) 하기 때문에 두가닥이 서로 붙어 있는 상태로 유지됩니다.

그리고 앞쪽에 있는 repeat와 spacer 사이가 잘라지게 됩니다.

 

자! 이제 Cas를 무술 유단자, tracrRNA은 경찰 뱃지, crRNA는 주민번호라고 해봅시다.

Cas는 사람들을 잡을 수 있습니다.

무술 잘하는 사람(Cas)이라고 무조건 사람들은 잡아들이면 안되겠지요? 범인을 잡아들일 수 있도록 주민번호(crRNA)을 경찰 뱃지(tracrRNA)를 가진 사람에게만 줍니다.

좋은 비유인지 모르겠지만.. 아무튼 이렇게 이해해 봅시다.

그러면 이제 CRISPR/Cas9(범인의 주민번호를 아는 경찰 뱃지를 가진 무술 유단자)구조가 완성되었습니다.

이제 세포안을 돌아다니면서 crRNA의 염기서열(범인의 주민번호)과 같은 염기서열을 가진 DNA(범인)를 찾아 다닙니다.

그림으로는 CRISPR/Cas9(범인의 주민번호를 아는 경찰 뱃지를 가진 무술 유단자)의 구조가 하나만 있는 것처럼 나와있지만 이 구조가 몇천개? 몇만개?(전국 경찰에 지명수배 한것처럼?) 아무튼 엄청나게 많은 놈들이 눈이 벌개져서 DNA를 샅샅이 뒤지고 다닙니다.

이게 바이러스에서 온 DNA 혹은 RNA와 일치한다면(범인은 잡는다면) CRISPR/Cas9(범인의 주민번호를 아는 경찰 뱃지를 가진 무술 유단자)의 구조가 붙잡습니다.

 

이제 CRISPR/Cas9(범인의 주민번호를 아는 경찰 뱃지를 가진 무술 유단자)의 구조는 찾은 DNA(범인)를 잘라버립니다(뚜까 팹니다).

그러면 DNA(범인)은 스스로 잘라진 것을 이어서 고칩니다(정신 상태를 정상으로 바꿉니다.)

이때 원래 DNA로 고쳐지는 경우는 드물고 DNA 염기가 더 들어가거나 빠지거나 하면서 유전자는 자신의 기능을 하지 못하게 됩니다(범인은 회개하고 새사람이 됩니다.)

 

잘들 따라오셨나요? 이렇게 CRISPR/Cas9는 DNA에 이상이 있어서 아픈 세포를 DNA를 교정하여 정상으로 만들 수 있는 능력이 있습니다.

 

더 나아가서 tracrRNA와 crRNA를 하나로 합친 것을 만들었습니다(경찰 뱃지에 자동으로 주민번호가 뜬다고 하면 될라나?)

이것을 single guide RNA(sgRNA)라고 하는데 훨씬 간편하게 DNA(범인)를 찾을 수 있습니다.

 

이러한 기작은 미생물, 동물, 식물, 곤충 할 것 없이 모든 생명체에서 작동함을 확인했습니다.

그리고 우리는 이미 왠만한 생명체의 게놈정보(전국민 주민번호 DB)를 전부 가지고 있기 때문에 원하는 염기서열 20개의 DNA를 찾아서 마음대로 가위질 할 수 있게 되었습니다.

 

가장 사용되기 쉬운 예를 하나 들어보겠습니다.  

특정 암세포의 무한 증식을 막기 위해서 암세포의 에너지 발생에 중요한 유전자를 가위로 끊어버린다면 암세포는 더 이상 증식을 하지 않을 것입니다.

이것을 위해서 에너지 발생에 중요한 유전자에 대한 sgRNA와 Cas9 단백질을 세포에 주사했더니 암세포에 돌연변이가 일어나고 더 이상 성장하지 않더라!! 가능하지 않겠습니까?

캐시우드 누님은 이 부분을 높게 평가하고 있는 것일까요?

 

대부분 노벨상은 그 발견이 있은 이후 꽤 많은 시간이 지나야 상을 수여합니다.

몇가지 이례적으로 빨리 받은 경우가 있는데 1977년 완성한 Sequencing 방법이 3년만인 1980에 노벨상을 탑니다.

또 1987년에 발명한 PCR이 6년만인 1993년에 노벨상을 탑니다.

이 위대한 두 발견은 처음부터 파급력이 엄청났기 때문에 이렇게 짧은 시간에 노벨상을 받을 수 있었던 것입니다.

이 두 기술은 분자생물학 관련된 연구실에서는 매일같이 일상으로 사용하고 있는 기술들입니다.

CRISPR 논문은 2012에 처음 논문이 발표되었고 2021년 9년 만에 노벨상을 받았습니다.

아마도 그 파급력은 매우 커서 10년후에는 생명과학 관련 모든 연구실에서 매일 같이 사용하게 되지 않을까요?

 

시리즈가 아직 끝나지 않았습니다. 다음편에는 이 유전자 가위를 어떤 식으로 응용할 수 있을지에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

 

유전자 관련 책을 리뷰해봤습니다. 관심 있으시면 들어가 보세요^^

[책소개]DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위

[5]ARK의 선택! 유전자 가위(CRISPR/크리스퍼) 발견의 역사- 암/유전병도 치료 가능할거라는데?