유전자 가위 'RNA 스위치' 탑재…中, 신형 TIGR 시스템 규명

중국 연구진이 가이드 RNA(gRNA)를 통해 DNA 절단 방식을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 유전자 편집 시스템의 작동 원리를 규명했다.

중국 바이오 전문매체 바이오온에 따르면 톈진의과대학 장헝 교수 연구팀은 이 같은 연구 결과를 국제학술지 '몰레큘러 셀(Molecular Cell)'에 지난 2일(현지시간) 게재했다.

연구팀은 'TIGR(Tandem Interspersed Guide RNA)' 유전자 편집 시스템 중 'TasH' 단백질을 활용하는 'TIGR-TasH' 시스템의 분자 수준 작동 원리를 밝혔다. TIGR 시스템은 CRISPR-Cas와 달리 이중 간격 서열을 가진 가이드 RNA(tigRNA)를 사용해 표적 DNA의 두 가닥을 모두 인식하는 것이 특징이다.

연구팀은 살리콜라(Salicola) 파지에서 유래한 TIGR-TasH 복합체의 저온전자현미경(cryo-EM) 구조 6개를 분석했다. 이를 통해 TasH 단백질이 자체적으로 전구체 tigRNA를 가공하고, 표적 DNA에 결합한 뒤 HNH 뉴클레이즈 도메인을 통해 DNA를 절단하는 과정을 확인했다.

특히 tigRNA에 보존된 '박스 C 모티프(box C motif)'가 특정 염기(아데닌)와 결합해 DNA 절단에 관여하는 구조를 안정화시키는 것을 발견했다. 이는 단백질을 변형하는 기존 방식과 달리, 가이드 RNA 설계를 통해 DNA 이중나선 중 한 가닥만 자르는 '니카제(nickase)'를 구현할 수 있음을 의미한다.

이번 연구는 TIGR 시스템의 다양한 작동 방식을 규명했을 뿐만 아니라, 다중 유전자 편집이나 니카제 기반의 새로운 염기 편집 기술 개발을 위한 구조적 청사진을 제공했다는 평가를 받는다. TIGR 시스템은 크기가 작고 특정 염기서열(PAM) 없이도 작동 가능해 활용 잠재력이 높다.