중앙대학교(총장 박세현)는 약학대학 박현호 교수 연구팀이 유전자 가위 기술인 CRISPR-Cas9을 억제하는 새로운 항-크리스퍼 작용 기전을 세계 최초로 규명했다고 20일 밝혔다.

이번 연구는 기존 단백질을 표적으로 하는 방식과 달리 RNA를 직접 겨냥하는 새로운 억제 메커니즘을 제시한 것이 특징이다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.

CRISPR-Cas9 시스템은 특정 DNA를 절단할 수 있어 유전자 치료와 생명공학 분야에서 핵심 기술로 활용된다. 이 시스템은 Cas9 단백질과 crRNA, tracrRNA가 결합한 복합체가 형성되면서 활성화된다.

연구팀은 항-크리스퍼 단백질 AcrIIA7이 Cas9 단백질에 직접 결합하지 않고 tracrRNA에 선택적으로 결합해 기능을 억제한다는 사실을 확인했다. AcrIIA7이 tracrRNA를 ‘가로채’ crRNA와의 결합을 방해하고, 결과적으로 유전자 가위 작동에 필요한 복합체 형성을 차단하는 방식이다.

또한 X선 결정학과 생화학 분석을 통해 AcrIIA7의 3차 구조를 규명하고, 이 단백질이 4량체 형태로 RNA 결합에 적합한 구조를 형성한다는 점도 밝혔다. 특정 구조 영역이 tracrRNA의 구조를 인식해 결합하는 RNA 의존적 억제 메커니즘도 제시했다.

연구팀은 이번 성과가 유전자 편집 기술의 정밀 제어와 안전성 향상에 기여할 수 있는 핵심 원천기술이 될 것으로 기대하고 있다.

박현호 교수는 “항-크리스퍼 단백질이 RNA를 직접 표적으로 삼아 CRISPR 시스템을 억제할 수 있다는 새로운 개념을 제시한 연구”라며 “향후 유전자 가위 기술을 보다 정밀하고 안전하게 제어하는 데 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.