우리 연구진이 다양한 박테리아의 유전자를 억제하는 범용 기술을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)는 이상엽 생명화학공학과 특훈교수팀이 이를 위한 신규 sRNA 도구를 개발했다고 10일 밝혔다.
sRNA는 대장균에서 표적 유전자를 억제하기 위해 합성 조절하는 효과적인 도구다. 다만 그동안 대장균과 같은 ‘그람 음성균’ 외에 산업적으로 유용한 고초균이나 코리네박테리움 등 ‘그람 양성균’에는 적용이 어려웠다.
연구팀의 sRNA 도구는 그람 음성균과 양성균 모두를 포함한 다양한 박테리아에서 표적 유전자를 효과적으로 억제할 수 있다. 연구팀은 수천 종 미생물 유래 sRNA 시스템을 검토해 성능이 가장 뛰어난 고초균 박테리아 유래 sRNA 시스템을 최종 선정했고, 이를 ‘광범위 미생물 적용 sRNA‘(BHR-sRNA)’라고 명명했다.
BHR-sRNA 시스템은 박테리아 성장에 전혀 영향을 끼치지 않으면서도 ‘크리스퍼 간섭(CRISPRi)’과 유사한 유전자 억제능을 보였다. CRISPRi는 DNA를 자르지 않으면서 유전자 전사 과정만을 억제해 유전자 발현을 억제한다.
연구팀은 그람 음성균 및 그람 양성균 16종을 선정해 테스트했고, 15종 박테리아에서 BHR-sRNA 시스템이 성공적으로 작동함을 증명했다. 또 10종 박테리아에서 기존 대장균 기반 sRNA 시스템보다 유전자 억제능이 뛰어남을 증명했다.
연구팀은 BHR-sRNA로 독성인자 생산 유전자, 나아가 병원성도 억제하고자 했다. 표피포도상 구균에서 항생제 내성 원인 중 하나인 바이오필름 형성을 73% 억제할 수 있었고, 폐렴균인 폐렴막대균에서 항생제 내성을 58% 약화시켰다.
BHR-sRNA를 산업용 박테리아에 적용해 표적 물질을 고효율 생산하는 성과도 거뒀다. 폴리아마이드 고분자 원재료인 발레로락탐, 포도향 첨가제인 메틸안트라닐산, 청색 천연염료인 인디고이딘도 최고 농도로 생산할 수 있었다.
이상엽 특훈교수는 “다양한 박테리아에서 범용 작동하는 도구를 개발했다”며 “앞으로 합성생물학과 대사공학, 병원균 대응연구 발전에 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
