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중국과학원 산하 상해 식물생리 및 생테 연구소의 Qin Zhongjun이 지난 8월 2일 인간 유전자와 3분의 1이 비슷한 양조 효모의 16개 염색체를 하나로 만드는데 성공했다고 발표했다. 동시에 중국 과학자들은 하나의 염색체를 가진 효모와 천연 효모 사이에 유전적 성질이 크게 차이가 나지 않는다고 최근에 온라인에 발표된 Nature잡지의 논문에서 밝혔다. Qin Zhongjun는 분자식물과학 분야를 연구하는 우수 연구센터의 분자 생물학자로서, CRISPR-Cas9 유전자 가위를 이용하여 유전자 편집을 시도하여 단일 염색체 효모를 만들어내게 되었다. 효모는 인간, 식물, 동물이 포함되는 진핵생물인데 인간은 46개의 염색체가 있으며 수컷 잭 점퍼 개미는 하나의 염색체를 가진다. 염색체의 숫자가 진핵 생물이 갖고 있는 유전 정보의 양과는 큰 상관이 없는 것 같다고 논문은 지적하고 있다. '우리 연구를 통해 모든 유전 정보를 하나의 염색체에 모을 수 있다는 것을 알게 되었습니다. rdquo;라고 Qin은 애기한다. 과거에 과학자들은 두 개의 효모 염색체를 통합하였으나 아직까지 Qin과 동료들이 수행한 이번 실험과 같은 연구를 해내지 못했다. CRISPR-Cas9기술을 이용하여 Qin연구팀은 말단소체 (telomere)에 있는 DNA를 제거하였는데 말단소체는 DNA가 분해되는 것을 막아주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. , 또한 연구팀은 복제에 중요한 중심부에 있는 서열인 동원체(centromere)를 잘라냈다고 논문은 밝히고 있다. 연구진은 먼저 염색체 두 개를 합친 뒤 마지막 한 개의 염색체가 남을 때까지 이 과정을 반복하였다. 유전자를 자르고 재구성하는 것에도 불구하고 한 개의 대형 염색체를 가진 효모는 성장이나 유전자 발현에 있어서 천연 효모와 크게 차이가 없다라고 Qin은 말한다. '염색체의 구조에 의해 유전자의 발현이 달라진다는 기존의 이론을 뒤집었습니다. rdquo;라고 Qin은 말한다. 복잡한 유전자 시스템을 간단하게 함으로써 이 연구가 말단소체의 기능을 연구하는데 새로운 접근법을 제시하였다고 Qin은 평가한다. 초기 연구에서는 말단소체의 길이가 조기 노화, 암과 기타 질환의 발생 와 관련이 있다고 생각했다. 세포 분열이 일어나면서 말단 소체가 짧아지지만, 말단소체가 더 이상 짧아지지 않으면 세포는 죽게 된다. ldquo;정상적인 효모는 32개의 말단소체를 갖고 있습니다. 각 말단소체가 어떤 약물에 어떻게 반응하는지를 알아내는 것은 매우 어렵습니다. 그러나 한 개의 염색체와 두 개의 말단 소체를 가지고서 패턴을 알아 낼 수 있을 것입니다. rdquo;라고 Qin은 예측한다. 이 연구가 새로운 종을 만들어 낼 수 있을지도 모른다고 기대하고 있다. ldquo;효모는 유전적 변형에 있어서 잘 견디는 생물입니다. 따라서 유전체에 하나의 새로운 염색체를 첨가하는 것과 같은 대담한 변형도 가능할지도 모릅니다. rdquo;라고 Qin은 예측한다. 논문에 따르면, 염색체 수에 있어서 변화는 유전적 활성에 큰 차이가 없다고 한다. 그러나 비개화 식물, 세균, 곰팡이, 조류 등의 유성생식에서 번식 세포라고 할 수 있는 포자를 형성하는 능력에 있어서 차이를 보인다. 정상의 경우 98%가 포자를 형성하는데 단일 염색체를 가진 효모는 87.5%로 큰 차이를 보이지 않았다. 최근 뉴욕 대학의 유전학자인 Jef Boeke교수와 연구팀이 비슷한 연구 결과를 얻었는데, 효모의 염색체를 두 개의 염색체에 모았는데 하나로 모으는데는 실패하였다고 논문은 말한다. 가능한 한 가지 설명은 Qin의 연구팀은 DNA의 19개의 반복 서열을 제거하였다. Qin은 이 서열로 인해서 두 개의 염색체를 하나로 합치는데 방해가 되었을 수도 있다고 보았다. |
