'tRNA CCA 필수' 교과서 철칙 깨졌다…유전암호 확장 새 길

유전암호 확장을 가로막던 'tRNA 3' 말단 CCA 필수'라는 교과서적 원칙이 깨졌다. CCA 말단이 없는 tRNA도 아미노산을 정상적으로 운반할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

26일(현지시간) 국제학술지 네이처(Nature)에 따르면 미국 하버드 의대 조지 처치(George M. Church) 교수 연구팀은 tRNA 3' 말단의 CCA 서열 없이도 아미노산을 운반할 수 있는 'AGENTEX' 시스템을 개발했다고 밝혔다.

생명체는 64개 코돈으로 20종의 아미노산을 지정한다. 과학자들은 여기에 비표준 아미노산(nsAA)을 더해 신소재와 신약, 촉매 등을 만드는 세포를 설계하려 해왔다.

기존 기술은 400여 종의 비표준 아미노산을 도입했지만 소수 코돈 부위에 국한됐다. 전체 유전암호를 체계적으로 재설계하지 못한 이유는 tRNA 3' 말단에 CCA 서열이 있어야만 아미노산을 결합할 수 있다는 통념 때문이었다.

연구팀은 로봇 기술과 차세대 염기서열 분석을 활용해 대장균 tRNA 전체를 조사했다. 그 결과 CUA, CAA 등 변형 말단을 지닌 tRNA 다수가 별도 변형 없이도 모든 대장균 아미노아실-tRNA 합성효소(aaRS)에 아미노산을 실을 수 있는 것으로 나타났다.

연구팀은 이 발견을 바탕으로 변형 안티코돈을 지닌 tRNA와 비CCA 말단만 인식하도록 개조한 리보솜을 결합해 이중 직교 번역 시스템을 구축했다. 이를 통해 유전암호를 34개 코돈과 34개 aaRS로 압축한 최소 암호를 시험했다.

다만 AGENTEX는 현재 무세포 용해물 체계에 한정된다. 연구팀은 생체 내 게놈 재코딩의 핵심 과제인 표적 이탈 편집과 세포 독성, 아미노아실화 효율 문제는 아직 해결되지 않았다고 설명했다.

연구팀은 "CCA 제한을 쉽게 우회할 수 있다면 자연선택이 왜 이 말단의 보편성을 유지했는지에 대한 질문을 던진다"며 "이 보존성이 번역의 정확성과 견고성을 보장하는 장치일 수 있다"고 분석했다.