ÀÛ¼ºÀÏ : 16-08-10 14:52
Minimal cell ¿¬±¸ ÇöȲ ¹× Àü¸Á-BioinPro
 ±Û¾´ÀÌ : µµÁ¤ÅÂ
Á¶È¸ : 5,335  
   http://www.bioin.or.kr/board.do?num=262887&cmd=view&bid=report [2411]

Minimal cell ¿¬±¸ ÇöȲ ¹× Àü¸Á

ÀúÀÚÇѹÎÁö, ¼­ºÀÁ¾, µµÁ¤Å ¼Ò¼Ó°Ç±¹´ëÇб³
¹ß°£ÀÏ2016-08-05
¹ßÇàÈ£2016³â BioINpro 26È£
       

 

img_160809_1.jpg

 

1. Minimal cellÀÇ °³¿ä


 °¡. Minimal cell ¿¬±¸ÀÇ ½ÃÀÛ


  1990³â¿¡ ½ÃÀ۵Ǿî 2003³â ¿Ï·áµÈ Àΰ£°Ô³ðÇÁ·ÎÁ§Æ®´Â Àΰ£ÀÇ À¯Àüü¸¦ ±¸¼ºÇÏ´Â 30¾ï ¿°±â¼­¿­À» ¹àÈ÷°í, ÀÌ µ¥ÀÌÅÍ¿¡ Æ÷ÇԵǾî ÀÖ´Â ¸ðµç À¯ÀüÀÚ¸¦ ã¾Æ³»¾î À¯ÀüÀÚ Áöµµ¸¦ ¿Ï¼ºÇÏ´Â °ÍÀ» ¸ñÇ¥·Î ÇÏ´Â °Å´ëÇÑ ÇÁ·ÎÁ§Æ®¿´´Ù. ÀÌ ÇÁ·ÎÁ§Æ®¸¦ ÅëÇؼ­ Àΰ£ÀÇ ¿°±â¼­¿­ Àüü¸¦ ¹àÈ÷´Â ¸ñÇ¥´Â ´Þ¼º ÇÏ¿´Áö¸¸, ´Ü¼øÈ÷ DNA ¿°±â¼­¿­·Î ÀÌ·ç¾îÁø µ¥ÀÌÅͺ£À̽º´Â ±× ÀÌ¿ë°¡Ä¡°¡ ¿¹»óº¸´Ù Å©Áö ¾Ê¾Ò´Ù. ±×¸®°í °úÇÐÀÚµéÀº ¿°±â¼­¿­¿¡ ÇÔÃàµÈ À¯ÀüÀÚÀÇ ±â´É°ú µ¥ÀÌÅ͸¦ Çؼ®Çϱâ À§ÇÑ ´Ù¾çÇÑ ¹æ¹ýÀ» °í¾ÈÇÏ°Ô µÇ¾ú´Ù.

 

  Çö´ë »ý¹°ÇÐÀÇ ¸ñÇ¥ Áß Çϳª´Â ¼¼Æ÷ ¾È¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â À¯ÀüÀÚ¿Í À¯ÀüÀÚµéÀÇ ±â´É°£ÀÇ º¹ÀâÇÑ °ü°è¸¦ ±Ô¸íÇÏ´Â °ÍÀÌ´Ù. ÃÖ±Ù ÀÌ ¸ñÇ¥¸¦ ´Þ¼ºÇϱâ À§ÇØ »ý¹°ÇÐ »Ó ¾Æ´Ï¶ó »ý¹°Á¤º¸ÇÐ, »ý¹°¹°¸®ÇÐ, »ýÈ­ÇÐ, ÀÇÇÐ, ¾àÇÐ µîÀÇ ºÐ¾ß¿¡¼­µµ ´Ù¹æ¸éÀÇ ³ë·ÂÀ» ±â¿ïÀÌ°í ÀÖ´Ù. ±× Áß¿¡ °¡Àå Èï¹Ì·Î¿î ºÐ¾ß Áß Çϳª°¡ Minimal cellÀ̶ó´Â ÇÕ¼º¼¼Æ÷ ¿¬±¸ÀÌ´Ù. °úÇÐÀÚµéÀº ¡®»ý¸í È°µ¿¿¡ ÇÊ¿äÇÑ ÃÖ¼ÒÇÑÀÇ À¯ÀüÀÚ¸¸ °¡Áö°í ÀÖ´Â À¯Àüü¡¯¸¦ ÇÕ¼ºÇÏ°í, ÀÌ À¯Àüü¸¦ ÀÛÀº ´Ü¼¼Æ÷ »ý¸íü(À¯ÀüÀÚ°¡ Á¦°ÅµÈ)¿¡ µµÀÔÇÑ ¡®Minimal cell¡¯À̶ó´Â »õ·Î¿î Àΰø »ý¸íü¸¦ ÇÕ¼ºÇÏ¿´´Ù. Minimal cellÀº »ý¸íü ÁøÈ­°úÁ¤ÀÇ Ãʱâ·Î µÇµ¹¾Æ°¡ ¼¼Æ÷ÀÇ ÁøÈ­¿Í À¯ÀüÀÚ ±â´ÉÀ» ¹àÈ÷±â À§ÇØ °¡Àå ¼±ÇàµÇ¾ú¾î¾ß ÇÒ ¿¬±¸ ¹æ¹ýÀ̾úÀ»Áöµµ ¸ð¸¥´Ù. ´ÜÁö ±× ±â¼úÀÌ ÃÖ±Ù¿¡¼­¾ß °¡´ÉÇØ Á³±â ¶§¹®¿¡ ´Ê¾î Á³À» »ÓÀÏ °ÍÀÌ´Ù.

 

 ³ª. Minimal cell ¿¬±¸ÀÇ ¸ñÇ¥¿Í Æò°¡


  ÃÖ±Ù °¢±¤¹Þ°í ÀÖ´Â Å©¸®½ºÆÛ À¯ÀüÀÚ°¡À§(CRISPR-Cas9)°¡ À¯Àüü¿¡ Á¸ÀçÇϴ ƯÁ¤ À¯ÀüÀÚ¸¦ ÆíÁýÇÏ¿© ±× À¯ÀüÀÚÀÇ ±â´ÉÀ» ¾Ë¾Æº¸´Â µ¥¿¡ ¸ñÇ¥¸¦ µÎ°í ÀÖ´Ù°í ÇÑ´Ù¸é, Minimal cellÀº ÀÌ¿Í ¹Ý´ë·Î ÃÖ¼ÒÇÑÀÇ À¯ÀüÀÚ¸¦ °¡Áø »ý¹°Ã¼¿¡ ±â´ÉÀÌ ¹àÇôÁöÁö ¾ÊÀº À¯ÀüÀÚ¸¦ µµÀÔÇÏ¿© ±× ±â´ÉÀ» ¾Ë¾Æº¸´Â µ¥¿¡ ¸ñÇ¥¸¦ µÎ°í ÀÖ´Ù°í ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
 
  ¸·´ëÇÑ ¿¬±¸ Àڱݰú ¿¬±¸ Àη ±×¸®°í ½Ã°£ÀÌ ÅõÀÔµÈ ÀÌ ÇÁ·ÎÁ§Æ®´Â °ü·Ã ³í¹®°ú ±â»çµé¿¡¼­ ´ëºÎºÐ ¡®È¹±âÀûÀÌ´Ù¡¯¶ó´Â ±àÁ¤ÀûÀÎ Æò°¡¸¦ ¹Þ°í ÀÖ´Ù. ÇÏÁö¸¸ ÀÌ Àΰø¼¼Æ÷°¡ ÀÎü³ª ȯ°æ¿¡ ¾î¶°ÇÑ ¿µÇâÀ» ¹ÌÄ¥Áö´Â ¾Æ¹«µµ ¿¹»óÇÒ ¼ö ¾ø±â ¶§¹®¿¡, ÀÌ¿Í °ü·ÃµÈ ¿¬±¸¸¦ ÁøÇàÇÏ´Â Àü¹®°¡µéÀÇ ¿ì·Á ¶ÇÇÑ ÀûÁö ¾Ê´Ù. ÇÑÆíÀ¸·Î´Â »ç¶÷ÀÌ Á÷Á¢ À¯Àüü¸¦ ¼³°èÇϱ⠶§¹®¿¡ Á¾±³ÀûÀÎ Â÷¿ø¿¡¼­ÀÇ À±¸®ÀûÀÎ ¹®Á¦ ¶ÇÇÑ Á¦±âµÇ°í ÀÖ´Â ½ÇÁ¤ÀÌ´Ù.
 


2. Mycoplasma¿Í Minimal CellÀÇ Ãʱ⠴ܰè


 °¡. Mycoplasma


  °úÇÐÀÚµéÀº ¼¼Æ÷º®ÀÌ °á¿©µÇ¾î À¯ÀüüÀÇ µµÀÔÀÌ ¿ëÀÌÇÑ Mycoplasma°¡ Minimal gene set¸¦ ¾Ë¾Æ³¾ ¼ö ÀÖ´Â °¡Àå ÀûÇÕÇÑ ½ÇÇè¸ðµ¨ÀÌ µÉ °ÍÀ̶ó°í »ý°¢Çß´Ù [1, 4]. À̵éÀº Mycoplasma Áß¿¡¼­ µ¶¸³»ýÈ°À» ÇÏ´Â »ý¸íü Áß °¡Àå ÀÛÀº À¯Àüü¸¦ °¡Áø  ¼º Á¢ÃËÀ» ÅëÇØ Àü¿°µÇ´Â ¹Ì»ý¹° M.genitaliumÀ» ù ¹ø° ½ÇÇè ´ë»óÀ¸·Î ¼±ÅÃÇß´Ù. ´ëºÎºÐÀÇ Bacteria´Â Æò±ÕÀûÀ¸·Î À¯ÀüÀÚ Áß 26%°¡·®ÀÌ  Á¶»ó À¯ÀüÀÚÀÇ Áߺ¹À̳ª ±×¿¡ À̾îÁö´Â º¯ÀÌÀÇ °á°ú À¯»ç À¯ÀüÀÚ(Paralogous gene) ÀÎ ¹Ý¸é, M.genitaliumÀº À¯ÀüÀÚÀÇ 6%¸¸ÀÌ À¯»ç À¯ÀüÀÚÀ̱⠶§¹®¿¡  ÇÑ »ý¹°ÀÇ À¯Àüü¿¡ °°Àº ±â´ÉÀ» ÇÏ´Â ¿©·¯ °³ÀÇ À¯ÀüÀÚ°¡ Á¸Àç ÇÏ´Â °Í. Genomic redundancy°¡ Àû°í, ´Ù¸¥ ȯ°æ Á¶°Ç¿¡¼­ À¯ÀüÀÚÀÇ º¯ÀÌ°¡ ÀϾ °¡´É¼ºÀÌ ÀûÀº Ư¡À» °¡Áö°í ÀÖ´Ù [4].
 
  ÇÏÁö¸¸ M.genitaliumÀº 16½Ã°£À̳ª µÇ´Â ±ä doubling timeÀ» °¡Áö°í Àֱ⠶§¹®¿¡, ½ÇÇèÀ» ÇÑ ¹ø ÁøÇàÇϴµ¥ ¸î ÁÖ Á¤µµ°¡ ¼Ò¿äµÇ¾ú´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ÀÌÀ¯·Î M.genitaliumÀº À¯ÀüüÀÇ Å©±â´Â ´õ Å©Áö¸¸ »ó´ëÀûÀ¸·Î ÈξÀ ´õ »¡¸® Áõ½ÄÇϴ  ¹ÝÃßµ¿¹°¿¡ ±â»ýÇÏ´Â ¹Ì»ý¹°·Î doubling timeÀº 1½Ã°£À¸·Î º¸°íµÊ.


M.mycoides·Î ±³Ã¼µÇ¾ú´Ù [10]. ±×¸®°í 2009³â Modified BacteriaÀÇ À¯Àüü À̽ÄÀÌ ½ÃÀ۵Ǹ鼭 °ø¿©ÀÚ ¼¼Æ÷ÀÎ M.mycoides¿Í °¡Àå À¯»çÇÏ´Ù°í ¾Ë·ÁÁø M.capricolum°¡ ¼ö¿ëÀÚ ¼¼Æ÷·Î ¼±Á¤µÇ¾ú´Ù [9].

 

 ³ª. Minimal CellÀÇ Ãʱ⠴ܰè (~JCVI-syn 1.0)


  1995³â Å©·¹ÀÌ±× º¥ÅÍ(Craig Venter) ¹Ú»ç°¡ ScienceÁö¿¡ ¹ßÇ¥ÇÑ M.genitalium À¯Àüü ½ÃÄö½Ì µ¥ÀÌÅÍ ºÐ¼®À» ÅëÇØ Minimal cell¿¡ ´ëÇÑ °³³äÀÌ ±¸Ã¼È­µÇ±â ½ÃÀÛÇß´Ù. ÀÌ´Â Ãʱâ Minimal cell ¿¬±¸¿¡ ÀÖ¾î ¸Å¿ì Áß¿äÇÑ ¹ßÆÇÀÌ µÇ¾ú´Ù. 1999³â º¥ÅÍ ¹Ú»ç´Â 60¸¸ ¿°±â½Ö Á¤µµ µÇ´Â M.genitalium À¯Àüü ³»¿¡ ÀÖ´Â À¯ÀüÀÚ¸¦ Çϳª¾¿ ºÒÈ°¼ºÈ­ ½ÃÅ°´Â ¹æ¹ýÀ» ÅëÇØ ´Ü¹éÁúÀ» ÄÚµùÇÏ´Â 480°³ÀÇ À¯ÀüÀÚ Áß ¾à 100°³´Â Çʼö À¯ÀüÀÚ°¡ ¾Æ´Ï¶ó°í ¹àÈ÷°í, À̸¦ ÅëÇØ Minimal genomeÀº 400°³ ¹Ì¸¸(265-350°³)ÀÇ À¯ÀüÀÚ¸¦ °¡Áú °ÍÀ̶ó ÃßÃøÇÏ¿´´Ù [10]. ÀÌ·¸°Ô È®º¸µÈ 400°³ Á¤µµÀÇ Çʼö À¯ÀüÀÚ ¸ñ·ÏÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¿© È­ÇÐÀûÀ¸·Î DNAÁ¶°¢µéÀ» ÀÌ¾î ºÙ¿© Minimal genomeÀ» ¸¸µå´Â ÀÛ¾÷À» ½ÃÀÛÇß´Ù (±×¸² 1)[3].

 

[±×¸² 1. Top-downÁ¢±ÙÀ» ÅëÇÑ gene minimizing 6 step]


1.jpg

 

2007³âºÎÅÍ 2010³â±îÁö´Â À¯Àüü À̽ÄÀ» Áß½ÉÀ¸·Î ÇÑ ¿¬±¸¸¦ ÁøÇàÇÏ¿´´Âµ¥, ù ÇØ¿¡´Â ¹Ì»ý¹°ÀÇ À¯Àüü¸¦ ¼­·Î ´Ù¸¥ Á¾¿¡°Ô ÀÌ½Ä ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù´Â °ÍÀ» Áõ¸íÇß´Ù. 2007³â À¯Àüü¸¦ Á¦°ÅÇÑ M.capricolum¿¡ M.mycoidesÀÇ À¯Àüü¸¦ À̽ÄÇÏ¿©, ÇÑ Á¾ÀÇ Bacteria¸¦ ´Ù¸¥ Á¾À¸·Î ¹Ù²Ù´Â °ÍÀ» ¼º°ø ÇÑ´Ù [10, 11]. À¯Àüü°¡ ÀÌ½ÄµÈ º¯ÇüµÈ M.capricolumÀ¸·ÎºÎÅÍ ¾ò¾î³½ À¯Àüü¸¦ ½ÃÄö½ÌÇÑ °á°ú BacteriaµéÀÌ ¼ö¿©ÀÚ ¼¼Æ÷(M.capricolum)°¡ ¾Æ´Ñ °ø¿©ÀÚ ¼¼Æ÷(M.mycoides)ÀÇ Æ¯Â¡À» °¡Áø ´Ü¹éÁúµéÀ» »ý»êÇÏ´Â °ÍÀ» È®ÀÎÇßÀ¸¸ç, ¼ºÀå ¸ð½À ¶ÇÇÑ M.mycoides¿Í º¸´Ù ´õ À¯»çÇß´Ù [9]. ¼ö¿©ÀÚÀÇ À¯Àüü°¡ °ø¿©ÀÚÀÇ À¯Àüü·Î ´ëüµÇ´Â ÀÌ Çö»óÀº ¾ÆÁ÷±îÁö Á¤È®ÇÏ°Ô ±× ¿øÀÎÀÌ ¹àÇôÁöÁö ¾Ê¾Ò´Ù. ÇÏÁö¸¸ BacteriaÀÇ ÁøÈ­ ¹æ¹ý Áß ÇϳªÀΠ ¼öÆòÀû À¯ÀüÀÚ À̵¿, »ý½Ä¿¡ ÀÇÇÏÁö ¾Ê°í °³Ã¼¿¡¼­ °³Ã¼·Î À¯ÀüÇüÁúÀÌ À̵¿µÇ´Â Çö»óHorizontal gene transferÀÇ ÀÏÁ¾ÀÌ ¾Æ´Ñ°¡ ÇÏ´Â ÀÇ°ßÀÌ ÀÖ´Ù [1]. 2008³â¿¡´Â M. genitaliumÀÇ À¯ÀüÀÚ¿Í ÀÏÄ¡ÇÏ´Â º¹»çüÀÎ ÀΰøÇÕ¼º À¯Àüü¸¦ ¸¸µé°í, ±×°÷¿¡ ÀΰøÇÕ¼º À¯ÀüÀÚ¿Í ±âÁ¸¿¡ Á¸ÀçÇÏ´ø À¯ÀüÀÚ¸¦ ±¸º°ÇÒ ¼ö ÀÖµµ·Ï ¡®watermark' ¿°±â¼­¿­(±â´É ¾ø´Â DNA¼­¿­)À» »ðÀÔÇÏ´Â ½ÇÇèÀ» ÁøÇà ÇÏ¿´´Ù. ÀÌ watermark´Â ¼¼Æ÷ÀÇ »ýÁ¸¿¡´Â ¿µÇâÀ» ¹ÌÄ¡Áö ¾Ê¾Ò´Ù [2, 5, 9].
 
  ±×¸² 2´Â ÃʱâÀÇ À¯ÀüÀÚ ÀÌ½Ä °úÁ¤À» º¸¿©ÁÖ°í ÀÖ´Ù. Bacteria À¯Àüü¿¡ È¿¸ðÀÇ º¤Å͸¦ »ðÀÔ ¹× ºÐ¸®ÇÏ°í À̸¦ È¿¸ð¿¡ µµÀÔ½ÃÄÑ À̸¦ Cloning, ±×¸®°í Genome engineering °úÁ¤À» °ÅÄ£ ÈÄ¿¡ ºÐ¸®ÇÏ¿´´Ù. ±×¸®°í Bacteria ³»¿¡ Restriction systemÀ¸·ÎºÎÅÍ ÀÌ À¯Àüü¸¦ º¸È£Çϱâ À§ÇØ ¸ÞÆ¿È­ ÀÛ¾÷À» °ÅÄ£ ÈÄ °ø¿©ÀÚ ¼¼Æ÷¿¡ µµÀÔ½ÃÄÑ Engineered bacteria¸¦ »ý»êÇÏ¿´´Ù.


[±×¸² 2. Ãʱâ À¯ÀüÀÚ ÀÌ½Ä °úÁ¤]


2.jpg

 

Ãâó : Modified from Science. 325(5948):1693-1696 (2009). 


  2010³â 5¿ù, Venter´Â ScienceÁö¸¦ ÅëÇØ M.mycoides À¯Àüü¸¦ ÇÕ¼ºÇÏ°í Á¶¸³Çؼ­ ¸¸µç Minimal cellÀÇ ½ÃÃÊÀÎ JCVI-syn 1.0À» ¹ßÇ¥Çß´Ù. JCVI´Â J. Craig Venter Institute¸¦ µû¼­ À̸§ÀÌ Áö¾îÁ³´Ù. ÀÌ´Â ¿ÏÀüÈ÷ ÇÕ¼ºµÈ À¯Àüü¸¦ °¡Áö°í Àִ ù ¹ø° Bacteria¿´´Ù [10]
 

 

3. Minimal CellÀÇ ¹ßÀü °úÁ¤


 °¡. Design-build-test cycle


  JCVI-syn 1.0Àº 100¸¸°³ ÀÌ»óÀÇ DNA ¿°±â·Î ÀÌ·ç¾îÁ³À¸¸ç, ¿©ÀüÈ÷ ºÒÇÊ¿äÇÑ À¯ÀüÀÚµéÀ» °¡Áö°í ÀÖ¾î ¡®Minimal'ÇÏÁö´Â ¾Ê¾Ò´Ù. µû¶ó¼­ ºÒÇÊ¿äÇÑ À¯ÀüÀÚµéÀ» Á¦°ÅÇϱâ À§ÇØ Design-build-test cycle(¼³°è-Á¦ÀÛ-°ËÁõ »çÀÌŬ)À» ¼³°èÇß´Ù. (Design-build-test cycle, ±×¸² 3)


[±×¸² 3. Design-build-test cycle]
 

3.jpg


Ãâó : Modified from Science. 351(6280):aad6253 (2016)


  ¸ÕÀú JCVI-syn 1.0ÀÇ 901°³ÀÇ À¯ÀüÀÚ·Î ÀÌ·ç¾îÁø À¯Àüü¸¦ 8Á¶°¢À¸·Î ºÐ¸®Çß´Ù. ±×¸®°í À̵éÀ» ½±°Ô ÀçÁ¶¸³Çϱâ À§ÇØ ÀÌ Á¶°¢µéÀÇ Ã³À½°ú ³¡¿¡ DNA tag¸¦ ºÙ¿´´Ù. ÀÌ Á¶°¢µéÀ» ÇϳªÀÇ µ¶¸³ÀûÀÎ ¸ðµâ ´ÜÀ§·Î ÇÏ¿©, Â÷·Ê·Î Çϳª¾¿ Á¦°ÅÇÑ ÈÄ ³ª¸ÓÁö Á¶°¢µéÀ» Á¶¸³(7/8Á¶°¢)ÇÏ¿© Àΰø À¯Àüü¸¦ ÇÕ¼ºÇÏ¿´´Ù. ±× ÈÄ¿¡ M.capricolum¿¡ Àç »ðÀÔ ÇßÀ» ¶§ ¾î¶°ÇÑ Á¶ÇÕÀÌ »ýÁ¸ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ¼¼Æ÷¸¦ ¸¸µå´ÂÁö »ìÆ캸¾Ò´Ù. ¸¸¾à ¼¼Æ÷°¡ »ì¾ÆÀÖ´Ù¸é ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ(Non-essential gene) ¸¸À» Æ÷ÇÔÇÑ Á¶°¢À» Àß¶ó³½ °ÍÀ¸·Î °£ÁÖÇÏ°í ½ÇÇèÀ» ¹Ýº¹Çß´Ù. ¾ÕÀÇ °úÁ¤À» ÅëÇØ 8°³ÀÇ DNAÁ¶°¢ Áß ÇʼöÀûÀÎ À¯ÀüÀÚ¸¦ Æ÷ÇÔÇÑ Á¶°¢À» ¼±º°ÇÏ°í, Á¶°¢ ³»¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â °¢ À¯ÀüÀÚÀÇ Çʿ伺À» È®ÀÎÇϱâ À§ÇØ Tn5 µ¹¿¬º¯ÀÌÀ¯¹ß ½ÇÇèÀ» ÁøÇàÇß´Ù(µÚ¿¡¼­ ÀÚ¼¼È÷ ´Ù·çµµ·Ï ÇÏ°Ú´Ù) [3].

 

 ÀÌ ¸ðµç ¹æ¹ýµéÀÌ ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚµé°ú À¯»ç À¯ÀüÀÚµéÀ» ü°èÀûÀ¸·Î ÁÙÀÌ´Â °ÍÀ» °¡´ÉÇÏ°Ô Çß´Ù. ÀÌ ¹æ¹ýµéÀ» ÅëÇØ »ý¼ºµÈ À¯Àüü´Â JCVI-syn1.0, JCVI-syn2.0À» °ÅÄ¡¸é¼­, óÀ½ µîÀåÇß´ø JCVI-syn1.0 º¸´Ù Å©±â°¡ ¹ÝÀ̳ª ÁÙ¾îµç JCVI-syn3.0ÀÇ Ãʼ®ÀÌ µÇ¾ú´Ù [11].

 

 ³ª. Tn5 µ¹¿¬º¯ÀÌÀ¯¹ß ½ÇÇèÀ» ÅëÇÑ Çʼö À¯ÀüÀÚÀÇ ±¸º°


 JCVI( J. Craig Venter InstituteÀÇ ¾àÀÚ)´Â ¡®»ý¸íÈ°µ¿¿¡ ÇÊ¿äÇÑ ÃÖ¼ÒÇÑÀÇ À¯ÀüÀÚ¸¸ °¡Áö°í ÀÖ´Â À¯Àüü¡¯¿¡ ´Ù°¡°¡±â À§ÇØ Design-build-test cycle°ú ÇÔ²² Tn5 µ¹¿¬º¯ÀÌÀ¯¹ß ½ÇÇèÀ» ½ÃÇàÇÏ¿© Çʼö À¯ÀüÀÚ(Essential gene, e-gene), ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ(Nonessential gene, n-gene)ÀÇ ±¸º°»Ó ¾Æ´Ï¶ó ÁØ Çʼö À¯ÀüÀÚ(Quasi- essential gene, i-gene)±îÁö ±¸º°Çس´Ù. ÁØ Çʼö À¯ÀüÀÚ¶õ, ´Ü¹éÁúÀ» ¾ÏȣȭÇÏ°í ÀÖÁö´Â ¾ÊÁö¸¸ ¼ºÀå Àå¾Ö¸¦ À¯¹ßÇÏ´Â ¿ä¼Ò¸¦ Á¦°ÅÇÔÀ¸·Î½á Çʼö À¯ÀüÀÚÀÇ ¹ßÇöÀ» µ½±â ¶§¹®¿¡ ¿©ÀüÈ÷ ÇÊ¿äÇÑ À¯ÀüÀÚÀÌ´Ù.

 

  Tn5´Â Transposable Tn5ÀÇ Áظ»·Î, RNaseÀÇ ÀÏÁ¾ÀÌ´Ù. Transposase´Â Æ®·£½ºÆ÷¼Õ(Transposon)ÀÇ ¸»´Ü¿¡ °áÇÕÇØ Æ®·£½ºÆ÷¼ÕÀÌ ´Ù¸¥ ºÎÀ§ÀÇ À¯ÀüÀÚ·Î À̵¿ÇÏ´Â °ÍÀ» Ã˸ŠÇÑ´Ù. Transposase´Â ¼¼Æ÷ ³» Ä¡¸íÀûÀÎ º¯À̸¦ ÀÏÀ¸Å³ ¼ö Àֱ⠶§¹®¿¡ º¸Åë ºñÈ°¼º »óÅ·ΠÁ¸ÀçÇÑ´Ù.  Æ®·£½ºÆ÷¼Õ µ¹¿¬º¯ÀÌ(Transposon mutagenesis)´Â ¼÷ÁÖ ¼¼Æ÷ÀÇ À¯ÀüÀÚ¸¦ º¯À̽ÃÄÑ ¿ø·¡ÀÇ ±â´ÉÀ» ÀÒ°Ô ÇÏ´Â »ý¹°ÇÐÀû Çö»óÀÌ´Ù. JCVI´Â Tn5¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© Æ®·£½ºÆ÷¼ÕÀÌ À¯Àüü ³»¿¡ Çʼö À¯ÀüÀÚ°¡ ÀÖ´Â ºÎºÐ¿¡ »ðÀÔµÇ¸é ¼¼Æ÷°¡ »ì¾Æ³²Áö ¸øÇÏ°í, ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ°¡ ÀÖ´Â ºÎºÐ¿¡ »ðÀÔµÇ¸é ¼¼Æ÷°¡ ¿©ÀüÈ÷ »ì¾ÆÀÖ´Â Çö»óÀ» ÅëÇØ Çʼö À¯ÀüÀÚ¿Í ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ¸¦ ±¸º°Çس´Ù. Æ®·£½ºÆ÷¼ÕÀÌ ÁØ Çʼö À¯ÀüÀÚ¿¡ »ðÀԵǾúÀ» ¶§´Â ¼ºÀåÀÌ ÀúÇصǰųª ½É°¢ÇÑ ¼Õ»óÀ» ÀÔ¾ú´Ù. Æ®·£½ºÆ÷¼ÕÀÌ »ðÀԵǾúÀ» ¶§ ¼ºÀåÀÌ ÀúÇصǴ À¯ÀüÀÚ¸¦ ¼ºÀå ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ ¡®in-genes¡¯, ½É°¢ÇÑ ¼Õ»óÀ» ÀÔ´Â À¯ÀüÀÚ¸¦ ¼ºÀå Çʼö À¯ÀüÀÚ ¡®ie-genes¡¯ ¶ó°í ¸í¸íÇß´Ù (±×¸² 4).


[±×¸² 4. Tn5 µ¹¿¬º¯ÀÌ À¯¹ß ½ÇÇè °á°ú]


4.jpg

Ãâó : Modified from Science. 351(6280):aad6253 (2016)


  Tn5 µ¹¿¬º¯ÀÌÀ¯¹ß ½ÇÇè°á°ú, JCVI-syn1.0¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â 901°³ÀÇ ´Ü¹éÁú ¾Ïȣȭ À¯ÀüÀÚ¿Í RNA ¾Ïȣȭ À¯ÀüÀÚµé Áß¿¡ 432°³´Â ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ, 240°³´Â Çʼö À¯ÀüÀÚ, 229°³´Â ÁØ Çʼö À¯ÀüÀÚ·Î °á·Ð ³»·ÁÁ³´Ù (±×¸² 4). À̷νá, JCVI-syn 1.0ÀÇ 901°³ÀÇ À¯ÀüÀÚ Áß¿¡¼­ 473°³ À¯ÀüÀÚ·Î ±¸¼ºµÈ syn 3.0ÀÌ ¿Ï¼ºµÇ¾ú´Ù. JCVI-syn 1.0¿¡¼­ 3.0±îÁö º¸Á¸µÈ À¯ÀüÀÚ¿Í »èÁ¦µÈ À¯ÀüÀÚÀÇ ±â´É ¹üÁÖ¸¦ ±×¸² 5ÀÇ Ç¥·Î Á¤¸®ÇÏ¿´´Ù.

 

[±×¸² 5. º¸Á¸µÈ À¯ÀüÀÚ¿Í »èÁ¦µÈ À¯ÀüÀÚÀÇ ±â´É ¹üÁÖ]

5.jpg

Ãâó : Modified from Science. 351(6280):aad6253 (2016)


´Ù. JCVI-syn 3.0


  2016³â ³í¹®¿¡¼­ ¼Ò°³µÈ JCVI-syn3.0ÀÇ Å©±â´Â ¾à 53¸¸ ¿°±â½Ö¿¡ ´ÞÇϸç, 438°³ÀÇ ´Ü¹éÁúÀ» ¾ÏȣȭÇÏ´Â ÇÕ¼º À¯ÀüÀÚ¿Í 35°³ÀÇ annotated RNA·Î ÀÌ·ç¾îÁ³´Ù°í ¹ßÇ¥Çß´Ù. ÀÌ´Â JCVI-syn1.0¿¡ ºñÇØ À¯Àüü Å©±â°¡ ¹ÝÀ¸·Î ÁÙ¾îµç °ÍÀ̸ç, ¼¼Æ÷ºÐ¿­ ½Ã°£Àº 3½Ã°£, JCVI-syn 1.0°ú À¯»çÇÑ ÇüÅÂÀÇ Äݷδϸ¦ Çü¼ºÇÏ¿´´Ù [3].

 

  Syn 3.0Àº 473°³ÀÇ À¯ÀüÀÚ¸¦ °¡Áö°í Àִµ¥, À¯ÀüÁ¤º¸ ¹ßÇö¿¡ °ü·ÃµÈ À¯ÀüÀÚ 195°³(41%), ¼¼Æ÷¸·ÀÇ ±¸Á¶¿Í ±â´É¿¡ °ü·ÃµÈ À¯ÀüÀÚ 84°³(18%), ¼¼Æ÷Áú ¹°Áú ´ë»ç¿¡ °ü·ÃµÈ À¯ÀüÀÚ 81°³(17%), ±â´É ¹üÁÖ¿¡ ¼ÓÇÏÁö ¾Ê´Â À¯ÀüÀÚ 79°³(17%), À¯Àü Á¤º¸ º¸Á¸¿¡ °ü·ÃµÈ À¯ÀüÀÚ°¡ 34°³(7%)·Î ¹àÇôÁ³´Ù (±×¸² 6). 79°³ÀÇ ±â´É ¹üÁÖ¿¡ ¼ÓÇÏÁö ¾Ê´Â À¯ÀüÀÚ Áß¿¡¼­ 19°³´Â Çʼö À¯ÀüÀÚ(e-genes)À̾ú°í, 36°³´Â ÁØ Çʼö À¯ÀüÀÚ ¶Ç´Â ¼ºÀå Çʼö À¯ÀüÀÚ(i-genes or ie-genes)À̾úÀ¸¸ç, 24°³´Â ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ ¶Ç´Â ¼ºÀå ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ(n- genes or in-genes)¿´´Ù [3]. ÇÏÁö¸¸ 473°³ÀÇ À¯ÀüÀÚ Áß 149°³ À¯ÀüÀÚÀÇ ±â´ÉÀº ¹àÈ÷Áö ¸øÇÏ¿´´Ù.

 

[±×¸² 6. JCVI-syn3.0ÀÇ À¯Àüü ³» À¯ÀüÀÚ ±¸¼º]


6.jpg

Ãâó : Modified from Science. 351(6280):aad6253 (2016)

 

4. °á·Ð


  À¯Àüü ÃÖ¼ÒÈ­ °úÁ¤À» °ÅÃÄ ¸¸µé¾îÁø Minimal cell JCVI-syn3.0Àº 473°³ÀÇ À¯ÀüÀÚ¸¦ ¾ÏȣȭÇÏ´Â ¾à 53¸¸°³ ¿°±â¼­¿­À» °¡Áö°í ÀÖ´Â À¯Àüü·Î ÀÌ·ç¾îÁ® ÀÖ´Ù [3]. 100¸¸°³ ÀÌ»óÀÇ ¿°±â¸¦ °¡Áö°í ÀÖ´Â syn1.0¿¡¼­ Design-build-test cycle°ú Æ®·£½ºÆ÷¼Õ »ðÀÔÀ» ÀÌ¿ëÇÑ Tn5 µ¹¿¬º¯ÀÌÀ¯¹ß ½ÇÇèÀ» ÅëÇØ ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚÀÇ 90%¸¦ »èÁ¦ÇÔÀ¸·Î½á À¯ÀüüÀÇ Å©±â°¡ 50% °¡·®  ÁÙ¾îµç JCVI-syn3.0¿¡ À̸£°Ô µÇ¾ú´Ù. ÀÌ´Â °ÅµìµÈ ¿¬±¸¸¦ ÅëÇØ Á¡Á¡ ÁøÁ¤ÇÑ ¡®Minimal cell'ÀÇ ¸ð½À¿¡ °¡±î¿öÁö°í ÀÖ´Â °ÍÀ» ½Ã»çÇÑ´Ù. ÇÏÁö¸¸ 473°³ÀÇ À¯ÀüÀÚ Áß ±â´ÉÀÌ ¹àÇôÁöÁö ¾ÊÀº 149°³ À¯ÀüÀÚ´Â ¼÷Á¦·Î ³²¾Æ ÀÖ´Ù. Áï »ý¸íÀ» À¯ÁöÇϴµ¥ ÇÊ¿äÇÑ À¯ÀüÀÚÁß 1/3¿¡ ÇØ´çÇÏ´Â À¯ÀüÀÚÀÇ »ý¸íü À¯Áö¿¡ ±â¿©ÇÏ´Â ¿ªÇÒÀ» ¸ð¸£´Â °ÍÀÌ´Ù. ÇâÈÄ ¿¬±¸¿¡ ´õ ÀÀ¿ëµÈ ±â¼úÀ» Àû¿ëÇÏ¿© ¾ÆÁ÷ ±â´ÉÀÌ È®½ÇÈ÷ ¹àÇôÁöÁö ¾ÊÀº À¯ÀüÀÚµéÀÇ ±â´ÉÀ» Á¤È®È÷ ÆľÇÇÑ´Ù¸é, À¯ÀüüÀÇ Å©±â¸¦ ÇöÀçÀÇ JCVI-syn3.0º¸´Ù ´õ ÁÙÀÏ ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀÌ´Ù. ¶ÇÇÑ ¹Ýµå½Ã ÇÊ¿äÇÑ À¯ÀüÀÚ·Î ÀÌ·ç¾îÁø ÁøÁ¤ÇÑ Minimal cellÀÌ ¸¸µé¾îÁø´Ù¸é, À̸¦ ÀÌ¿ëÇÑ »õ·Î¿î À¯ÀüÀÚÀÇ ±â´ÉÀ» ¹àÈ÷´Â ¿¬±¸°¡ È°¹ßÇØ Áú °ÍÀÌ´Ù.


 
5. °íÂû


  90³â´ë¿¡ ½ÃÀÛµÈ Àΰ£°Ô³ðÇÁ·ÎÁ§Æ®¸¦ ÅëÇØ °úÇÐÀÚµéÀº Àΰ£ÀÇ »ý¸íÈ°µ¿À» ´ëºÎºÐ ÀÌÇØÇÒ ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀÌ¶ó ¿¹»óÇß¾ú´Ù. ÇÏÁö¸¸ ÇöÀç BacteriaÀÇ Çʼö À¯ÀüÀÚ Áß 1/3¿¡ ÇØ´çÇÏ´Â 149°³ÀÇ ±â´ÉÁ¶Â÷µµ ¾ÆÁ÷ Á¤È®È÷ Æľǵǰí ÀÖÁö ¾Ê´Ù [3]. °Ô´Ù°¡ ÀÌ À¯ÀüÀÚµé Áß »ó´ç¼ö´Â Àΰ£À» Æ÷ÇÔÇÑ ´Ù¸¥ »ý¸íü¿¡¼­µµ ¹ß°ßµÈ´Ù°í ÇÑ´Ù.


  Minimal cellÀº »ý¸íÈ°µ¿À» ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â °¡Àå ÀÛÀº À¯Àüü¸¦ ¸¸µå´Â µ¥ Àǹ̰¡ Àֱ⵵ ÇÏÁö¸¸, Minimal cellÀÇ À¯Àüü¸¦ ¹ÙÅÁÀ¸·Î ¾ÆÁ÷ ±â´ÉÀÌ ¹àÇôÁöÁö ¾ÊÀº À¯ÀüÀÚµéÀ» Çϳª¾¿ ´ëÀÔ½ÃÄѺ¸¸é ÀÌ À¯ÀüÀÚµéÀÇ ±â´ÉÀ» ¾Ë ¼ö ÀÖ°Ô µÉ °ÍÀÌ´Ù. JCVI-syn3.0ÀÇ À¯ÀüÀÚ Áß 79°³ÀÇ ±â´É ¹üÁÖ¿¡ ¼ÓÇÏÁö ¾Ê´Â Áß¿¡¼­ 24°³´Â ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ ¶Ç´Â ¼ºÀå ºñ Çʼö À¯ÀüÀÚ(n-genes or in-genes)¶ó°í Çϴµ¥, ÀÌ ºÎºÐÀÇ À¯ÀüÀÚ ¼ö¸¦ ÃÖ¼ÒÈ­ ÇÏ´Â °ÍÀÌ Minimal cell¿¡ ±Ã±ØÀûÀ¸·Î ´Ù°¡°¥ ¼ö ÀÖ´Â ¹æ¹ýÀÏ °ÍÀÌ´Ù.


  JCVI¿¡¼­´Â Minimal cellÀÌ ¾à¹°, ¿¬·á, ±âŸ Á¦Ç°µéÀ» ¸¸µå´Â ¸ÂÃãÇü ¼¼Æ÷¸¦ ¸¸µå´Âµ¥ ¾²ÀÏ °ÍÀ̶ó°í ¿¹»óÇÏ°í ÀÖÁö¸¸, Minimal cellÀÌ ¹Ì·¡¿¡ ¾î¶² ºÐ¾ß¿¡ ¾²ÀÏÁö´Â ¾Æ¹«µµ ¾Ë ¼ö ¾ø´Ù. ¸¸¾à ¿ì¼öÇÑ À¯ÀüÀÚÀÇ Á¶ÇÕÀ¸·Î ¿ì¼öÇÑ »ý¸íü¸¦ ¸¸µé°íÀÚ ÇÏ´Â ¿å¸ÁÀÌ Àΰ£¿¡ Àû¿ëµÇ¾î ¿ì¼öÇÑ À¯ÀüÀÚ¸¸À» °¡Áø Àΰ£À» âÁ¶ÇÑ´Ù¸é, 1997³â¿¡ °³ºÀµÇ¾ú´ø ¿µÈ­ ¡®°¡Å¸Ä«¡¯ ¿¡ ±×·ÁÁø ¸ð½ÀµéÀÌ ½ÇÁ¦·Î ¿ì¸® Çö½Ç¿¡ ÀçÇöµÉÁöµµ ¸ð¸¥´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ¿ì·Á´Â ÀÌ¹Ì 2010³â JCVI-syn1.0À» ¹ßÇ¥ÇÒ ´ç½Ã Craig Venter´Â ¡®»ý¸íÀ» âÁ¶Çß´Ù¡¯ ¶ó°í ¹ßÇ¥Çϸ鼭 ºÒ°ÅÁ³´ø »çÇ×ÀÌ´Ù. ¶ÇÇÑ »õ·Î ¸¸µé¾îÁø ¼¼±Õ¿¡ ÀÇÇØ ´Ù¾çÇÑ Áúº´ÀÌ À¯¹ßµÉ °¡´É¼ºµµ ÃæºÐÈ÷ ÀÖ´Ù. µû¶ó¼­ ÀÌ ±â¼úÀ» ¾î´À ºÐ¾ß±îÁö »ç¿ëÇÒ °ÍÀÎÁö, ±×¸®°í ±ÔÁ¦ÇÒ °ÍÀÎÁö¿¡ ´ëÇØ ½ÅÁßÇÑ °ËÅä°¡ ÇÊ¿äÇÒ °ÍÀÌ´Ù.