CRISPR의 비밀

CRISPR-Cas system의 발견은 워낙 놀라운 발견이라 벌써 세 번째 글을 올린다. 이미 노벨상을 예약한 분들도 계시고 이를 활용해 genome editing을 할 수 있는 도구도 만들었으니 이미 재미 다 본 분야 아니야 라고 생각할 수도 있겠다. 그런데 잠깐만 생각을 돌려보면 아직 해야할 일이 무궁무진하게 많이 남아있는 분야이기도 하다. 현재 과학자들이 관심을 가지고 집중적으로 들여다보는 두 가지 topic을 소개한 기사가 올라와 소개한다.

첫째는 아직 CRISPR의 spacer조각이 어디서 유래했는지 모르고 있다고 한다. 약간은 진화적 관점이기도 하고 어떤 spacer가 어떻게 선택되어지고 박테리아의 면역계로 들어가게 되는지에 대한 의문이기도 하다. CRISPR를 발견하는데 공을 세운 bioinformaticist인 NIH의 Eugene Koonin 박사는 최근 transposon 속에 들어있는 Cas gene을 발견하고 이것이 CRISPR의 기원이 아니겠냐고 제안한다. 이런 종류의 transposon을 “casposon”이라고 이름을 붙이기도 했단다. 이에 덧붙여 왜 archaea의 90%는 CRISPR를 가지고 있는데 eubacteria의 1/3만 CRISPR를 가지는지도 의문이다. 이는 spacer의 기원과 밀접한 관련이 있을 것이기 때문이다. 추론하기로는 archaea가 주로 극한 환경 속에서 생존하는 박테리아이므로 CRISPR가 몇 가지 종류의 virus만 있는 극한 환경에서 보다 효율적인 defense 방법이 아닐까 라는 추론이다. 자신의 진화적 변화를 통해서 virus resistance를 갖는 것보다-일테면 virus가 침투하는 세포 표면 단백질에 돌연변이를 일으켜 virus가 침투하지 못하게 진화하는 것- 극한 환경에 잘 적응된 표면단백질을 그냥 놔두고 새로운 virus 유래의 spacer를 획득하는 방식의 방어 시스템을 갖는 것이 유리할 것이라 생각된다.

두 번째로는 CRISPR system이 어떻게 작동하는지 잘 알려진 것은 6개의 type 중 type II에 해당하는 CRISPR-Cas system 밖에 없다는 것이다. CRISPR에는 모두 6개의 type과 19개의 subtype이 있는데 이들이 어떤 기능을 하는지 밝히는 일이 중요해 보인다. 우선 CRISPR-Cas 보다 더 나은, 효율적인 genome editing tool을 개발할 가능성을 안고 있다는 것이고, 또 하나는 CRISPR의 아직 밝혀지지 않은 새로운 기능, 일테면 유전자 발현 조절의 가능성을 새로이 밝혀낼 수 있다는 것이다. 예로서 type III는 DNA 전사 작용에 반응한다는 사실이 알려졌다는데 그렇다면 유전자 발현 조절의 가능성이 있지 않을까 생각되는 것이다. 즉 새로운 생물학적 현상을 찾아낼 가능성이 열려있는 것이다.

CRISPR 분야는 아직 새로운 일이 무궁무진하게 펼쳐질 분야이다. 이 분야에서 선두그룹으로 나서고 있는 김진수 교수의 활약을 기대해 본다.

2017. 1. 13

Reference

CRISPR’s mysteries Nature (2017) Vol. 541; 280-282