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BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 17-20
박테리아의 유전자 발현을 조절하는 전자장치

◇ 최근 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 전기를 이용하여 박테리아 유전자 발현을 조절하는 연구결과 발표
    ※ 주요 출처 : Nature Communications, Electronic Control of Gene Expression and Cell Behaviour in Escherichia coli through Redox Signalling, 2017.1.17.; New Scientist, Electronic gene control could let us plug bacteria into devices, 2017.1.17

 ■박테리아 유전자 발현 및 행동을 조절할 수 있는 전자장치(electro- genetic device) 개발

 ○ 미국 메릴랜드 대학의 William Bentley 교수팀은 기존의 호르몬 등과 같은 분자 신호가 아닌 전자 신호를 통해 유전자 발현을 제어하는 연구결과 발표
  - 전자를 인식하는 합성세포(Engineered cells)를 제작하고, 유전자 발현을 전환 (ON-OFF Switch) 할 수 있는 시스템 개발
  - 박테리아에서 전기적 자극에 반응을 보이는 특정한 유전자를 얻기 위해 산화환원 분자(Rodox Molecule)* 이용
    * 산화환원 분자(Rodox Molecule)는 모든 세포에 존재하며 전자를 전달 할 수 있는 기능이 있고, 전자를 전달하기 위해서는 환원상태(전자를 얻음)와 산화상태 (전자를 잃음)를 거쳐야 함
 

○ 전자장치에서 양전하가 공급되면 Redox Molecule이 산화되어 유전자 발현이 활성화되고, 음전하가 공급되면 환원되면서 비활성화 됨
  - 이같은 원리를 이용하여 특정 단백질 합성을 제어할 수 있으며, 박테리아를 움직이게 하거나 형광을 낼 수 있도록 유도 가능
     ※ 연구결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)지에 ‘Electronic Control of Gene Expression and Cell Behaviour in Escherichia coli through Redox Signalling’라는 제목으로 발표(2017.1.17)
  - 또한 전기적으로 활성화된 세포가 신호물질을 방출하여 인접한 박테리아도 영향을 주는 현상 관찰
     ※ 연구팀에 따르면 전기적 세포 활성화 과정에 많은 유전적 재연결(rewiring)을 필요로 하지 않으며, 그 효과가 약할 때는 또 다른 산화환원 분자를 첨가하여 증폭시키는 방법도 있다고 발표
 

○ 개발된 전자장치는 본래의 산화환원 상호작용을 활용하여 세포를 ‘on-off’ 하는 방식으로 세포에 부정적인 영향을 주지 않고 반복적으로 사용할 수 있다는 장점 보유