유전자가위, 그리고 크리스퍼(CRISPR)란
요즘 과학 지식이 널리 퍼져 있어 DNA가 유전물질임을 대부분의 사람들이 알고 있습니다.
그렇다면 요즘 떠오르는 핫 키워드인 유전자 가위, 크리스퍼 유전자 가위는 어떤 것일까요?
유전자 가위, 즉 크리스퍼(CRISPR, Clustered Regulaly Interspaced Short Palindromic Repeats)는 원핵생물인 세균(Bacteria)이나 고세균(Archaea)의 게놈 (혹은 지놈, genome)에서 발견할 수 있는 유전자 서열을 말합니다.
크리스퍼(CRISPR) 유전자 서열은 원래 원핵생물에 감염된 바이러스인 박테리오파지의 DNA 단편에서 유래되었습니다.
원핵생물이 박테리오파지에 감염되어 원핵생물 내에 박테리오파지의 DNA를 가지고 있다가, 이후 유사한 박테리오파지에 감염 시 가지고 있던 그 DNA서열을 이용하여 새로운 박테리오파지 DNA를 검출하고 파괴하는 데 사용합니다.
이렇게 박테리오파지의 유전자 서열을 가지게 된 원핵생물은 획득 면역, 즉 항바이러스(항박테리오파지) 방어 시스템을 구축할 수 있습니다. 이는 사람이 독감 예방주사를 맞음으로써 면역 체계를 활성화시켜, 다음번에 감염되는 독감에 대한 면역력을 키우는 것과 비슷합니다.
또한, CRISPR 서열을 이용하는 효소(엔자임, enzyme)로 Cas9 단백질(CRISPR-associated protein 9)이 있습니다. 이 효소 단백질은 CRISPR 서열에 상보적인 특정 DNA 사슬을 인식하여 개방하는 역할을 합니다.
따라서, CRISPR 서열과 Cas9 효소가 함께 작용하여 생물체 내 유전자를 편집하는 기본적인 도구로 작용하는 'CRISPR-Cas9'을 형성합니다.
이러한 'CRISPR-Cas9'을 이용한 유전자 편집 기술은 2020년 엠마뉴엘 샤르펜티에(Emmanuelle Charpentier)와 제니퍼 두나(Jennifer Doudna)에게 노벨 화학상을 안겨다 주었으며, 기초적인 생명과학 연구와 더불어 생명공학 제품 개발, 질병 치료 등 다방면에 응용하여 사용되고 있습니다.
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