사진=기초과학연구원 제공
[컨슈머타임스 이준상 기자] 기초과학연구원(IBS) 유전체 교정 연구단이 세계 최초로 식물 소기관의 유전자(DNA)의 특정 염기를 바꾸는데 성공했다고 2일 발표했다.
식물 소기관의 DNA를 맞춤 교정한 세계 최초의 사례로 기록된다. 농작물을 개량하여 실용가치가 높고 우수한 새로운 품종을 육성, 증식, 보급하는 데 크게 기여할 것으로 예측된다.
식물 세포 내 소기관인 엽록체와 미트콘드리아는 각각 광합성과 에너지 생성을 담당한다. 이들의 DNA를 교정하면 광합성 효율, 항생제 저항성 등을 조절해 농업·유전적 가치가 높은 식물을 개발할 수 있다.
기존의 유전체 교정 기술인 '크리스퍼 유전자 가위'로는 식물 소기관의 DNA를 교정하는 것이 불가능하다. 절단 효소가 목표 DNA를 인식하기 위해서는 '가이드 RNA'의 도움이 필요한데, 가이드 RNA가 식물의 미토콘드리아 막을 통과하지 못하기 때문이다.
지난해 미국 브로드 연구소 데이비드 리우 교수 연구팀이 미토콘드리아 DNA를 정밀 편집하는 분자 도구인 DdCBE를 개발했고 연구팀은 DdCBE를 변형해 식물 엽록체 DNA와 미토콘드리아 DNA를 최대 99%의 효율로 교정하는 데 성공했다.
다양한 조합의 DdCBE를 상추와 유채 세포에 주입, 효율이 높은 DdCBE를 가려낸 뒤 이를 식물 원형질체에 도입해 엽록체 DNA와 미토콘드리아 DNA의 시토신 염기를 티민으로 치환한 식물을 제작했다.
맞춤형 돌연변이 기술을 통해 농작물 육종 연구와 형질 개선에 활용할 것으로 예측된다.
강범창 기초과학연구원 선임연구원은 "식물 소기관의 DNA를 정밀하게 교정할 수 있게 됐다. "작물 육종 연구 및 형질 개선에 기여하여 식량 문제 해결의 새 길을 열 것으로 기대한다"고 말했다.
김진수 기초과학연구원 연구단장은 "엽록체 유전자에 변이를 일으켜 광합성 효율을 높일 수 있다"며 "농업 생산성 증대와 더불어 이산화탄소 저감에도 도움이 될 것으로 본다"고 말했다.
