George M. Church technologies

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DNA 저장 장치

조지 처치하버드대 교수팀은 처치교수가 쓴 책 한권을 DNA 1mg에 저장하는데 성공했다. 또 DNA 1그램만으로 수십억기가바이트(GB)의 데이터를 저장할 수 있음을 확인했다.

처치 교수는 사이언스에 올린 논문에서 “이 DNA칩은 백만 비트당 2건의 에러율을 기록했다”고 썼다. 사이언스지는 이 같은 수준의 에러율은 DVD와 같은 수준이며 HDD보다는 훨씬 낮은 것이라고 전했다.

 

출처자료

  • 하버드대, DNA 1mg에 책 한 권 저장 [[1]] 2012년 08월 17일, ZDNet Korea
  • DNA 4g에 전세계 정보 저장 [[2]] 2012년 08월 22일, 한국경제
  • DNA 정보저장 획기적인 기술 하버드대 조지 처치교수가 개발 [[3]] 2012년 08월 24일, 인데일리

CRISPR

CRISPR (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)/ Cas9은 원하는 부위의 DNA를 정교하게 편집하는 기술이다. 

이 것은 과학 학술지 ‘사이언스’가 선정한 ‘올해의 혁신적인 기술(Breakthrough of the Year)’ 10개 중 최고 성과로 뽑혔다. 

CRISPR기술은 다양한 분야에 응용되고 있다.

예컨데,

성장호르몬 유전자를 조작하여 애완용으로 만든 미니돼지; 근육성장조절 유전자를 조작하여 일반 돼지보다 근육량이 많은 슈퍼돼지; 그리고 광우병 내성 소가 개발되었다. 

또한 임신 유전자 조작을 통해서 말라리아를 옮기는 모기의 수를 줄일수 있는 방법과 에이즈 바이러스가 면역세포에 칩입할 때 이용하는 인간 면역세포 수용체 유전자를 조작하여 에이즈를 치료하는 방법등의 다양한 개발에도 활용되고 있다.

그 외에도 병충해 저항력이 강화된 사과나무와 포도나무; 병에 강하고 잘 자라는 야생 담배; 혈압과 콜레스테롤 수치를 낮추는 올레산을 많이 함유한 콩; 와인과 맥주, 빵 제조에 사용되는 효모에서 발암 물질을 제거; 몸에 해로운 트랜스 지방을 만드는 유전자를 잘라낸 콩; 색깔이 변하지 않는 감자; 훨씬 오래 사는 양송이버섯; 알갱이가 무르지 않는 옥수수등의 개발에도 활용되고 있다.

 

출처자료

  • 축복? 재앙?… 마음대로 DNA 잘라내는 '유전자 가위' [[4]] 2015년 10월 14일, 한국일보

  • [MIT리뷰]유전자 가위 이용한 영장류 탄생 성공 [[5]] 2014년 07월 09일, 머니투데이

  • 올해 최고의 과학기술 성과는…‘크리스퍼(CRISPR)’ 유전자 가위 [[6]] 2015년 12월 18일, 동아사이언스

  • 툴젠 "유전자가위로 포도·사과 병충해 저항력 강화" [[7]] 2017년 01월 09년, 연합뉴스

  • 유전자 가위의 마술…'혈압 낮추는 콩' 나온다 [[8]] 2017년 2월 16일, 한국경제

  • 말라리아 모기 줄이는 획기적 방법, 아시나요? [[9]] 2017년 04월 14일, 프레시안

  • 유전자 가위, 에이즈 완치 길 열었다 [[10]] 2017년 04월 30일, 프레시안

맘모스 복원

북극 빙하에서 발견한 매머드 사체에서 유전자를 추출해 아시아 코끼리의 유전자에 CRISPR 기술을 이용하여 이식하는 ‘매머드 부활 프로젝트'.

 

출처자료

  • 맘모스 복원 연구 (짧은, 간단한 내용) [[11]] 2015년 05월 19일, 동아사이언스
  • 맘모스 복원 연구 (긴, 자세한 내용) [[12]] 2015년 06월, 파퓰러사이언스

 

합성생물학

코돈치환을 통해 새로운 아미노산을 지정

대장균에 존재하는 stop codon인 UAG를 다른 stop codon인 UAA로 치환하고, UAG를 인식후 translation을 중단시키는 RF1 단백질을 제거하여 UAG 코돈 없는 대장균 생성.

그 후 UAG코돈에 새로운 21번째 아미노산을 지정.

이러한 변형은 '전자' 차원의 변형이 아니라 '유전체' 차원의 변형이라는 뜻에서, 연구진은 이 생물체에 유전바 변형 생물 (GMO)가 아니라 따로 '유전체 차원의 유전암호 재작성 생물 (GRO, Genomically Recoded Organism)' 이라는 이름을 붙임.

 

"모델동물인 대장균이 생존하는 데 꼭 필요한 필수 단백질의 아미노산 서열 중간에다 이런 인공 코돈을 넣으면, 이 대장균은 지정된 인공 아미노산 먹이가 있어야만 필수 단백질을 생성해 생존할 수 있게 된다. 달리 말해 지정된 인공 아미노산을 대장균한테 공급하지 않으면, 필수 단백질이 다 완성되지 못해 대장균은 생존할 수 없다는 것이다.

기존의 유전자 변형 생물(GMO)에다 이 기법(GRO)을 추가로 적용하면, 즉 'GMO+GRO 생물'을 만들 수 있다면, 예컨대 이렇게 만들어진 미생물은 ‘인공 아미노산 먹이에 전적으로 의존해 생존하는 미생물’이 되는 셈이고, 그런 먹이가 공급되는 배양시설 안에서만 생존할 수 있게 된다.

과학저널 <네이처>의 보도를 보면, 이번 연구에서는 “1000억 개 세포(박테리아)가 다뤄지는 20여 일 간의 몇 차례 실험에서 단 한 마리 미생물도 인공 영양분(인공 아미노산) 없이는 생존할 수 없는 것”으로 나타났다. 논문 저자 중 한 명인 하버드대학 연구자는 "우리가 검증한 바로는, 이렇게 만든 미생물이 (먹이인 인공 아미노산 없는 환경으로) 벗어날 수는 없다”고 강조했다."

 

이러한 기술은 '유전자 변형 생물의 환경 누출과 오염을 막는 생물학적 봉쇄’ 기법에 활용 가능.

 

출처자료

  • '유전암호 재작성 생물' (GRO) 대장균 생산 [[13]] 2013년 10월 30일, 사이언스온
  • “GMO 환경방출 막을” 유전암호 재작성 생물(GRO) 개발 [[14]] 2015년 01월 27일, 사이언스온

 

 

코돈치환을 통해 코돈 가짓수를 줄인 대장균 게놈 합성

64개의 코돈 중 같은 아미노산을 지정하는 중복 코돈을 다른 동의어 코돈으로 일괄치환하여 유전암호 가짓수를 줄인 대장균의 게놈이 합성됨.

여분으로 남겨진 코돈들은 새로운 용도로 재설계, 활용 가능.

 

"여분의 유전암호를 만들고 그 용도를 바꾸는 방식의 게놈 설계와 합성엔 다른 장점도 있다고 연구진은 강조해왔다.

유전암호 사용 방식을 바꾼 박테리아는 △유전암호 사용 방식이 서로 다른 자연계의 바이러스 공격에 더 큰 저항력을 지닐 수 있으며

△인공 아미노산을 계속 공급해야만 생존하기 때문에 이런 변종 박테리아가 자연환경에 누출돼 유전자 오염을 일으킬 우려도 적을 것이라고 이들은 기대하고 있다."

 

출처자료

  • 코돈치환을 통해 코돈 가짓수를 줄인 대장균 게놈 합성 [[15]] 2016년 08월 19일, 사이언스 온
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