바이오인

합성생물학의 안전성을 담보하는 유전자 방화벽

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 23-20

■ 모든 생명체는 동일한 유전자 코드(언어)를 공유하기 때문에 유기체 간의 수평적 유전자 이동(HGT)*을 통해 유전정보 교환이 가능하며, 이는 진화의 주요 동인으로 작용

* 수평적유전자이동(Horizonal Gene Transfer): 서로 다른 종간 유전물질이 이동되는 현상

○ 생명체의 유전자가 동일하다는 것은 생물이 단 하나의 공통 조상에서 유래했으며 동시에 생물들 사이에서 유전정보의 교환이 가능함을 암시

※ 항생제 저항성 유전자가 서로 다른 세균 사이에서 공유되고 실제 저항성을 보이는 현상이 대표적 사례

○ 최근 합성생물학 관련 기술이 빠르게 발전하면서 새롭게 합성된 유전자가 자연에 퍼지거나 연구실에서 개발한 합성유기체가 자연에 유출되어 야생형 유전자를 오염시킬 가능성 우려

- 이에 유전적으로 독립된 생물체를 제작하여 유기체 간 유전정보의 교환을 차단하려는 연구를 진행

- 유전자변형생물체(LMO)를 규제하는 이유 중 하나는 이러한 유전정보 교환을 제어하기 위한 것으로, 합성유기체와 자연유기체 사이의 유전정보 교환 차단기술은 합성생물학 발전에 중요

■ 영국 분자생물학 MRC 연구팀은 합성유기체와 자연유기체 사이에 강력한 유전적 언어 장벽을 형성하여 유전정보가 서로 공유되지 못하도록 분리

○ 표준 유전자 암호*를 사용하는 야생형 대장균과 달리 게놈 편집으로 압축 유전자 암호**를 사용하는 Syn61△3 대장균***을 제작

* 표준 유전자 암호(standard genetic codes) : 아미노산을 암호화하는 61개의 유전자 코돈과 아미노산을 암호화하지 않는 3개의 종결코돈으로 총 64개의 코돈 형성

** 압축 유전자 암호(compressed genetic code) : 아미노산 중 세린(Ser)을 암호화하는 2개의 유전자 코돈(TCG, TCA)과 1개의 종결코돈(TAG)이 결여된 총 61개의 유전자 코돈

*** 압축 유전자 암호로 변형된 대장균(Syn61△3): 2개의 유전자 코돈과 이를 해독하는 2개의 tRNA, 1개의 종결코돈(TAG)과 이를 해독하는 방출인자가 제거된 돌연변이

○ Syn61△3 대장균은 표준 유전자 코드를 읽을 수 없기 때문에 바이러스에 내성을 갖게 되는 등 외부 유전자 유입은 방지되었으나,

- 야생형 대장균은 여전히 압축 유전자 암호를 해독할 수 있기 때문에 합성유기기체의 유전자가 자연유기체로 전달될 가능성이 존재(단방향의 유전자 차단, nonorthogonal)

< 단방향(nonorthogonal)의 유전자 교환 차단 시스템 >

...................(계속)

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