리서치 하이라이트

표지 기사: CRISPR RNA-가이드 엔도뉴클레아제 Cas9에 의한 DNA 조작

Nature 507, 7490

CRISPR/Cas9을 기반으로 한 DNA 타깃화는 합성 생물학 및 지놈 엔지니어링 분야에서 중요한 도구로 빠르게 자리 잡았다. 세균의 엔도뉴클레아제인 Cas 9을 이용하는 이 방법은 DNA 분자에 의해서 가이드 되며, 결합 및/또는 절단을 위해서 매칭되는 DNA 염기서열을 타깃으로 하고 있다. 이번 주 네이처에 발표된 연구 논문에서는 단일 분자와 벌크 생화학 실험을 통해서 RNA에 가이드 받은 Cas9이 수백만 염기쌍 길이의 지놈 상에 위치하고 있는 독특한 20bp 염기서열에 결합하는 메커니즘을 밝힌 결과가 게재되었다. 이번 연구 결과에서는 Cas9-RNA가 잠재적인 DNA 타깃 부위에 결합하는 것과 촉매 활성화된 뉴클레아제(아웃라인 된 갈색)에 대해 트리뉴클레오타이드(Trinucleotide) 프로토스페이서 인근 모티브(protospacer adjacent motif, PAM, 표지사진에서 노란색)가 하는 역할을 하이라이트 하고 있다. 타깃 DNA 염기서열은 ‘집업-메커니즘(zip-up mechanism)’에 의해서 인식되며, 연속적인 RNA-DNA 염기쌍 (적색)이 DNA 이중 나선의 풀림에 들어가는 에너지 소모량을 상쇄시키는 것으로 확인되었다. 이번 연구 결과는 유전자 조작과의 관련성 외에도 DNA가 세균에서의 적응 면역에 있어서 이펙터로써의 Cas9-RNA에 의해서 어떻게 결합되는지를 밝힐 수 있었다.