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성과명인간 미토콘드리아 DNA의 아데닌 염기교정 기술 최초 개발

Targeted A-to-G base editing in human mitochondrial DNA with programmable deaminases(Cell (IF: 66.850, 2021 기준))

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지원사업
기초과학연구원 지원사업
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
기초과학연구원
연구자
조성익, 이성현, 목영근
발표일
2021-04-26
조회수
89

인간 미토콘드리아 DNA의 아데닌 염기교정 기술 최초 개발


미토콘드리아 유전질환 연구와 치료에 활용 기대



개요

기초과학연구원 유전체 교정 연구단은 세계 최초로 미토콘드리아 DNA의 아데닌(A) 염기 교정
도구인 ‘TALED(Transcription Activator-Like Effector-linked Deaminase)’를 개발하였다. 미토콘드리아 유전질환 연구와 치료제 개발에 널리 활용될 것으로 기대된다. 이번 연구결과는
생물학 분야의 권위 있는 학술지인 셀(Cell, IF 41.582)에 4월 26일 게재되었다.


연구 내용

IBS 연구진은 미토콘드리아에서 아데닌(A) 염기를 교정하는 기술을 최초로 개발하였다. 이는 점 돌연변이 39개(43%)를 고칠 수 있어, 미토콘드리아 DNA의 표적 범위를 비약적으로
늘렸다. 이로써 미토콘드리아 관련 다양한 종류의 동물 질환 모델 제작 및 미토콘드리아
유전질환의 근본적인 치료 길을 열었다. TALED를 인간 미토콘드리아 DNA에 적용한 실험 결과, 아데닌이 탈아민화되며 구아닌으로
치환됐다. 인간 미토콘드리아 DNA의 아데닌 염기 교정에 최초로 성공한 것이다. 연구진은
총 17개의 미토콘드리아 DNA 내 표적 염기서열에 대해 TALED를 만들어 검증하였으며, 최대 49%에 달하는 높은 아데닌 교정 효율을 보여주었다. TALED를 인간 미토콘드리아
DNA에 적용한 실험 결과, 아데닌이 탈아민화되며 구아닌으로 치환됐다. 인간 미토콘드리아
DNA의 아데닌 염기 교정에 최초로 성공한 것이다. 활성이 없는 전장 DddA(E1347A) 시토신 탈아미노효소는 시토신을 탈아민화하는 활성은
없어졌지만, 아데닌 탈아미노효소가 DNA 이중가닥에 접근하도록 하는 능력은 유지하고 있기
때문에 아데닌 염기 교정이 일어남을 확인 할 수 있었다. 또한 sTALED, mTALED그리고
dTALED 모두 표적하는 미토콘드리아 DNA에서 일으키는 아데닌 염기교정의 패턴이 다르다. 따라서 3가지 기술 모두 경우에 따라 알맞게 활용할 수 있을 것이다


기대 효과

TALED는 다른 세포소기관인 엽록체에서도 작동 가능해 식물에도 적용할 수 있는 만큼, 분자생물학과 유전학 뿐 아니라 바이오제약·생명공학·농림수산업·환경 산업에도 폭넓게 기여할 것으로 기대된다. 특히 미토콘드리아 유전질환 연구와 치료제 개발에 널리 활용될 것으로 예상된다


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