DNA 활성 조절 가능한 스위치 나왔다

▲ 박현규 KAIST 생명화학공학과 교수. (사진제공=KAIST)

KAIST, 금속이온으로 압타머 조절 기술 개발

DNA 내부 핵산중합효소 활성을 스위치를 켜고 끄듯이 조절할 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST(총장 강성모)는 박현규 생명화학공학과 교수 연구팀이 수은(Hg), 은(Ag) 등의 금속이온을 이용해 DNA 압타머를 조절하고 DNA 압타머와 결합해 있는 핵산중합효소의 활성을 조절하는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

기존에도 핵산과 금속이온의 상호작용을 이용해 효소 활성을 조절하는 연구가 진행돼 왔다.

그러나 금속이온에 의해 반응이 진행되고 나면 다시 반응을 되돌릴 수 없어 가역적으로 시스템을 구현해야 하는 분자 스위치와 논리게이트 등에 사용할 수 없는 단점이 있었다.

핵산중합효소는 핵산의 복제를 돕는 효소다.

DNA 압타머와 결합해 있는 상태로는 별다른 구실을 할 수 없어서 특정 외부적 자극을 통해 DNA 압타머를 조절해 핵산중합효소를 활성화해야만 한다.

연구팀은 문제 해결을 위해 핵산중합효소와 상호작용을 하는 DNA 압타머가 특정 금속이온에 반응하도록 염기서열을 조작했다.

그리고 수은, 은 등의 금속이온을 도입해 핵산중합효소와 DNA 압타머의 결합을 조절해 중합효소의 활성을 제어할 수 있도록 만들었다.

연구팀은 이 기술을 기반으로 금속이온에 의해 시스템을 조절할 수 있는 분자 수준의 스위치를 개발했다.

기존 기술의 한계였던 비가역성 문제를 해결해 핵산중합효소의 활성을 가역적으로 조절하게 된 것이다.

박 교수는 “이번 연구에서 개발된 기술은 중합효소 외에 다양한 효소 활성의 가역적 조절에 응용될 수 있다”며 “이를 통해 다양한 분자 스위치의 개발이 가능해질 것으로 기대된다”고 전했다.

이 연구는 미래창조과학부가 시행하는 글로벌프론티어사업 바이오나노헬스가드연구단과 중견연구자지원사업 도약연구의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 영국왕립화학회가 발행하는 ‘케미컬커뮤니케이션(Chemical communications)’ 4월호에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@