안녕하세요 @kingsea입니다. 요즘은 학업에 집중하느라 포스팅에 소홀했네요.ㅠ 아무튼 오늘은 2015년 노벨 화학상과 관련하여 관련 연구를 찾아보고 소개하겠습니다. 학교 동아리 시간에 발표한 내용이고요. 혹시 틀릴 수도 있으니 틀린 점은 댓글로 알려주시면 감사하겠습니다.
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2015년 노벨 화학상의 영광은 DNA 수선기작에 대한 연구를 한 Thomas Lindahl, Aziz Sancar, Paul Modrich에게 돌아갔습니다.
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Thomas Lindahl은 DNA의 chemical weakness에 대한 수선에 관해 연구했습니다. 사이토신(C)가 아미노기를 잃고 우라실(U)로 변형되면 상보적인 결합을 할 수 없게 됩니다. 이것을 인식하고 글리코실레이스(glycosylase)라는 효소가 우라실(U)을 잘라냅니다. 다음 DNA중합효소와 DNA합성효소로 사이토신을 다시 넣어 수선을 완료합니다.
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Aziz Sancar는 자외선때문에 손상을 받은 DNA를 수선하는 기작을 밝혔습니다. 자외선에 의해 티민(T) 이량체가 형성되면 뉴클레오타이드분해효소(exinuclease)가 티민(T)이량체를 제거합니다.
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Paul Modrich는 DNA 복제과정에서 짝을 잘못 이루는 경우인 mismatch에 관한 수선에 대해 연구했습니다. 댐 메틸분해효소(Dam metylase)가 잘못된 DNA에 메틸기를 붙여서 MutS, MutH, MutL가 DNA를 제거할 수 있게 해줍니다.
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DNA 수선기작에 관한 관련 연구로 저는 Mechanistic Modelling of DNA Repair and Cellular Survival Following Radiation-Induced DNA Damage를 찾았습니다. 한국어로 번역하면 방사선에 의한 DNA 손상에 따른 DNA 복구 및 세포 생존의 메커니즘 모델링입니다.
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이 연구는 방사선 치료를 할 때 개인마다 치료 용량을 처방하기 위해 수학적으로 모델링하려는 목적으로 이루어졌습니다. 모델링 내용은 전문적인 내용이라 생략하겠습니다.
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또한 저는 유전자 가위도 DNA의 수선이라고 생각하여 CRISPR 유전자 가위를 소개하려합니다. CRISPR 유전자 가위는 원하는 부분의 서열만을 잘라낼 수 있는 인공 제한효소입니다. 인위적으로 필요한 서열을 바꿀 수 있다는 것이 큰 장점이죠. 원래 CRISPR-Cas9은 세균이 자신을 바이러스로부터 보호하기 위해 사용하는 방법이였습니다. 바이러스의 DNA가 세균의 DNA에 삽입되면 그 DNA를 제거하기 위해 Cas9이 작동하는 것입니다.
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이것을 착안해 인간에게도 사용할 수 있는 CRISPR 가위가 제작되었습니다. Cas9과 원하는 DNA로부터 전사된 RNA가 결합하여 원하는 DNA를 찾아내면, 그 DNA를 절단하는 것입니다.
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DNA를 절단함으로써 유전적 오류를 인위적으로 수정할 수 있습니다. 실제로 유전자 가위를 활용해 혈우병을 치료하는 기술을 개발했다고 합니다. 또한 절단한 사이에 새로운 유전정보를 삽입할 수도 있습니다. 이를 통해 GMO를 만들 수 있습니다.
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그런데 비슷한 서열을 가진 엉뚱한 곳에 갈 수 있기 때문에 제대로 적용이 되었나 확인이 필요합니다. Multiplex Digenome sequencing은 유전자가위의 비표적 위치를 분석하고 이를 점수화할 수 있는 방법입니다.