서울대 신용대 교수, 세포 내 상분리 이용 유전체 구조 변환 기술 개발

서울대 공대 기계항공공학부 신용대 교수가 프린스턴대 클리프 브랭윈 교수와 공동 연구로 세포 내 상분리 제어를 통해 형성된 액체 방울을 이용해 유전체의 구조를 변환할 수 있는 기술을 개발했다. [자료=서울대 제공]
 

서울대 공대 기계항공공학부 신용대 교수가 프린스턴대 클리프 브랭윈 교수와 공동 연구로 세포 내 상분리 제어를 통해 형성된 액체 방울을 이용해 유전체의 구조를 변환할 수 있는 기술을 개발했다.

상분리(phase separation)는 물과 기름이 섞이지 않는 것과 같이 일상생활에서 자주 접할 수 있는 현상이다. 최근 연구에서 상분리 현상이 세포 내부에서도 일어나며, 상분리를 통해 액체 방울과 같은 응집체들이 만들어진다는 것이 밝혀졌다.

100나노미터에서 수 마이크로미터 정도의 크기의 이 응집체들을 특정 생체분자들이 다른 분자들과 분리 및 응집해 생성되며 다양한 세포 활동에 관여한다. 신용대 교수는 2017년 발표한 셀(Cell)지 논문에서 분자 간 상호작용을 조절함으로써 세포 내 상분리를 제어할 수 있다는 것을 세계 최초로 입증했다.

이번 연구에서 공동 연구팀은 단백질 분자의 특성을 빛을 이용해 조절할 수 있는 광유전학(optogenetics) 기술과 특정 유전자를 표지할 수 있는 유전자 가위(CRISPR/Cas9)를 융합했다. 이를 통해 살아 있는 세포 내의 타겟 유전자에 유전자 발현과 관련된 단백질로 이뤄진 액체 방울을 응결시킬 수 있는 기술을 개발했다.

연구팀은 'CasDrop'이라고 명명한 이 기술을 이용해서 유전체와 액체 방울 사이의 역학적 상호 작용을 관찰했다. 또 세포핵 속에 존재하는 액체 방울의 응집체가 유전체를 선택적으로 변형하는 필터 역할을 한다는 새로운 모델을 제시했다.

신 교수는 "이번 연구는 세포 내 구조들의 역학적 상호작용의 중요성을 다시금 보여주는 좋은 사례"라며 "유전체와 액적 응집체 사이의 상호작용 및 그 기능을 연구하는 데 중요한 도구로 활용될 것"이라고 연구의 의의를 설명했다. 한편 본 연구는 서울대 신임교수 연구정착금 지원으로 수행됐다. 연구 성과를 담은 논문은 세계적인 저널 셀(Cell)지 11월29일 자에 게재됐다.