KAIST 박현규교수 연구팀 압타머 활용 표적DNA 분석

KAIST 생명화학공학과 박현규<사진> 교수 연구팀이 특정 단백질이나 효소를 인식하는 물질인 압타머(Aptamer)를 이용해 다양한 표적 DNA를 분석할 수 있는 기술을 개발했다.

압타머는 표적 물질과 결합할 수 있는 특성을 가진 DNA다. 이 기술을 활용하면 메르스 같은 신종 바이러스 병원균의 감염 여부를 검사하는 등 필요한 유전자 검사를 기존보다 훨씬 저렴한 가격에 실시할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 압타머가 표적DNA가 있을 때 DNA 중합효소와 결합하지 않고 활성을 유지하도록 조절하는 기술을 개발하고 연구결과를 영국왕립화학회가 발행하는 케미컬 커뮤니케이션즈(Chemical communications) 6월호 후면 표지논문에 발표했다.

기존의 유전자분석 방식은 `분자 비콘(Molecular beacon) 프로브 기반` 방식으로 분석 대상인 표적 DNA가 변경되면 이에 대응하는 새로운 분자 비콘 프로브가 필요했다. 분자 비콘은 표적이 되는 핵산에 상호보완적인 염기서열을 포함하는 DNA를 말하는데 그때 그때 새 분자 비콘 프로브가 필요한 만큼 분석 비용이 증가할 수 밖에 없다는 한계가 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 DNA 중합효소와 결합해 활성을 저해시키는 압타머를 고안하고 이를 역으로 이용했다. 압타머가 표적 DNA가 존재할 때만 DNA 중합효소와 결합하지 않고 활성을 유지할 수 있게 조절하는 기술을 최초로 개발하는데 성공했다.

이 기술 개발로 조절된 DNA 중합효소의 활성이 핵산 신장 및 절단 반응을 일으키고 그 결과 나타나는 형광 프로브(TaqMan probe)의 형광신호를 측정하고 동일한 형광 프로브를 이용해 다양한 표적 DNA를 민감하게 검출할 수 있는 새로운 유전자 진단 기술 개발이 가능해졌다. 표적 DNA의 종류에 따라 새로운 프로브를 사용해야 했던 기존 기술과 달리 동일한 형광 프로브를 이용하기 때문에 다양한 표적핵산을 값싸고 손쉽게 검출할 수 있게 된 셈이다. 기존의 분석기술은 표적 핵산을 인식하는 부분과 여기서 나타나는 신호를 검출하는 부분이 따로 분리돼있었다. 새로 개발된 기술은 신호를 검출하는 부분의 구성요소인 형광 프로브를 유지하면서도 표적핵산을 인식하는 부분의 구성요소인 DNA 압타머의 염기서열만 변화를 주면 되기 때문에 분석 비용을 절감할 수 있다. 박 교수는 "메르스처럼 새로운 병원체에 대한 진단 키트를 용이하게 제작할 수 있어 여러 병원균에 대해 신속히 대응할 수 있다"며 "향후 유전자 진단 분야에서 새 원천기술로 널리 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업(바이오나노헬스가드연구단)의 지원을 받아 수행됐다. 오정연 기자

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표적핵산에 의한 DNA 중합효소 활성 변화를 이용해 표적 핵산을 검출 과정을 모식도로 나타낸 것.  자료=KAIST 제공
표적핵산에 의한 DNA 중합효소 활성 변화를 이용해 표적 핵산을 검출 과정을 모식도로 나타낸 것. 자료=KAIST 제공

오정연
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