해외언론동향
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게재 일자 : 2019-04-11 
키워드 : 합성, 유전체, 생명체, 유기체, 유전자, 합성생물학, 박테리아, 세포 

스위스취리히 연방공과대학 소속 연구자들이 최초로 완전히 컴퓨터로 제작된 살아있는 유기체의 유전체를 만들었음. ‘Caulobacter ethensis-2.0’으로 명명된 이 새로운 유전체는 Caulobacter crescentus 박테리아의 염기서열을 단순화하고 정리하여 제작됐음. 현재는 하나의 거대한 DNA 분자로써 존재하고 이 자체가 살아있는 유기체는 아니지만, 연구진들은 완벽하게 합성된 생명체와 의학용 DNA 분자를 만들기 위한 거대한 발자취라고 말했음.

 

10년 전 유전학자인 Craig Venter 박사 연구팀이 처음으로 Mycoplasma mycoides의 기초적인 디지털 카피본인 합성박테리아를 만들었음. 이 후 세포에 이식하여 실제로 생물이 생존 가능하다는 것과 심지어 스스로 복제할 수 있다는 것을 확인했음.

 

연구진은 자연 상태에서 4,000개의 유전자를 가지고 있는 C. crescentus의 유전체로 연구를 시작했음. 대부분의 유전자는 다른 생물과 유사하게 정크 DNA”였으며, 과학자들은 이전 연구를 통해서 이 가운데 생존에 필요한 유전자는 680여개에 불과하다는 것을 알아냈고, 실험실에서 최소한의 유전체만으로 박테리아가 생존하기에 충분하다는 것을 밝혔었음.

 

C. crescentus의 최소한의 유전체로부터, 연구진은 중복된 부분을 잘라냈음. 많은 경우에 같은 기능을 갖는 아미노산은 여러 가지의 조합으로 만들어질 수 있기 때문에 팀은 이상적인 DNA 서열을 알 수 있는 알고리즘을 개발했고, 이릍 통해 80만개의 DNA 가운데 1/6 이상을 대체했음.

 

우리의 알고리즘을 통해서, 우리는 유전체의 원래 서열과 더 이상 같지 않은 완전히 새로운 DNA 염기서열을 다시 만들었지만 단백질 수준의 생물학적 기능은 동일합니다.”라고 공동 저자인 Beat Christen은 말했음.

 

이러한 편집으로 인해 적절하게 기능하는지 검사하기 위해 연구진은 자연상태의 Caulobacter 유전자와 인공적인 유전자를 함께 가지고 있는 박테리아를 조작했음. 연구진은 자연 상태의 유전자의 일부가 인공적인 유전자가 똑같이 기능을 하는지 확인했고 성공률은 높았음. 680개의 인공적인 유전자 가운데 약 580여개가 동일한 기능을 했음.

 

우리가 얻은 지식을 이용해 알고리즘을 개선하고 완벽하게 본래 기능을 하는 유전체 버전 3.0을 개발하는 것은 가능할 것입니다. 우리는 그러한 유전체를 가지고 있는 기능성 박테리아 세포를 곧 만들 수 있을 것으로 믿습니다.”라고 Christen은 말했음.

 

결국 이런 연구는 매우 특정한 목적을 위한 합성 미생물을 만들 수 있으며, DNA 백신은 비타민과 약물을 만드는 유기체처럼 합성될 수 있을 것임.

 

본문 및 사진 출처 : https://newatlas.com/computer-generated-bacteria-genome/59116/

관련 논문 : https://www.pnas.org/content/early/2019/03/29/1818259116

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