유전체 편집 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 유전체 편집 위키백과, 우리 모두의 백과사전. 둘러보기로 가기 검색하러 가기 유전체 편집 ( 영어 : Genome editing ) 또는 조작된 핵산분해효소를 이용한 유전체 편집 ( Genome editing with engineered nuclease ) 은 인공적으로 조작된 핵산분해효소 혹은 유전자 가위를 이용해 유전체로부터 DNA가 삽입, 대체 혹은 결실되는 유전 공학의 일종이다. 핵산분해효소는 유전체 상의 원하는 위치에 특정한 이중가닥절단 ( Double - stranded break, DSB ) 을 일으키게 되고, 그 절단은 세포의 자체적인 기작에 의해 상동재조합 ( Homologous Recombination, HR ) 또는 비상동말단연결 ( Non - homologous end join
가진다. 그러므로, 조작된 핵산분해효소를 이용한 유전체 편집은 앞서 설명한 것들의 단점을 극복하고 상대적으로 간단하게 이용 가능한 접근법이라고 할 수 있다. 목차 1 이중가닥 절단과 수선 1. 1 비상동말단연결 ( NHEJ, Non homologous end joining ) 1. 2 상동재조합 ( HR, Homologous recombination ) 2 조작된 핵산분해효소 2. 1 메가핵산분해효소 ( maganeclease ) 2. 2 징크핑거 핵산분해 효소 ( ZFN, Zinc finger nuclease ) 2. 3 탈렌 ( TALEN, Transcription activator - like effector nuclease ) 2. 4 크리스퍼 유전자 가위 ( CRISPR, Clustered regularly
meganucleases ). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 일부 생물체에서만 작용하는 한계가 있다. 엄격한 선별 과정을 필요로 하므로, DNA상에 선별을 위한 특이적인 서열을 추가적으로 넣어주어야 한다. 다소 불충분한 부분이 있다. 생쥐 배아줄기세포는 원하는 서열을 담은 DNA 공여체를 넣어주었을 때, 100만개 당 하나의 비율로 원하는 자리에 변이가 생기게 된다. [ 4 ] 초파리에서 P인자 ( P element ) 를 이용하는 경우, 임의적 변이가 일어나고 다른 유전자 변이 패턴에 영향을 줄 수 있다는 한계를 가진다. 그러므로, 조작된 핵산분해효소를 이용한 유전체 편집은 앞서 설명한 것들의 단점을 극복하고 상대적으로 간단하게 이용 가능한 접근법이라고 할 수 있다. 목차 1 이중가닥 절단
주변 DNA 서열을 분석해낼 수 있게 될 것으로 전망한다. 유전체 편집은 인위적인 유전자 조작 뿐만 아니라 자연스러운 과정으로서도 일어난다. 바이러스 또는 바이러스의 일부를 이루는 RNA 매개체는 유전암호를 편집할 수 있는 능력이 있는 것으로 알려져 있다. [ 25 ] 하지만, 원하는 변이를 얻을 수 있는 확률은 매우 낮다는 것을 염두에 두어야 한다. 예를 들어, 누군가 세포가 NHEJ에 의한 변이를 만들고자 계획 하였을지라도, 세포는 이중가닥절단을 수선하기 위해 HR을 채택할 수 있는 것이다. 참고 문헌 [ 편집 ] ↑ Esvelt, KM. ; Wang, HH. ( 2013 ). " Genome - scale engineering for systems and synthetic biology. ". 《 Mol Syst B
uclease ) 2. 3 탈렌 ( TALEN, Transcription activator - like effector nuclease ) 2. 4 크리스퍼 유전자 가위 ( CRISPR, Clustered regularly interspaced short palindromic repeats ) 3 적용 4 전망과 한계 5 참고 문헌 이중가닥 절단과 수선 [ 편집 ] 유전체 편집에서 뉴클레아제 ( 핵산분해효소 ) 작용의 핵심은 DNA 이중 가닥 절단 · 수선 메커니즘에 대한 이해가 필요하다. 이중가닥 절단은 DNA 두 가닥 사이의 약한 수소 결합을 분해하는 특정 효소가 작용하여 일어난다. 일반적으로 이중가닥 절단의 수선에 대해 2가지 경로가 알려져 있다. 상동재조합 ( Homologous Recombination, HR ) 또는 비상동말단연결 ( Non - homologous end joining
수 있다. 유전체 편집을 위해 최근 이용되는 핵산분해효소들 조작된 핵산분해효소 [ 편집 ] 메가핵산분해효소 ( maganeclease ) [ 편집 ] 1980년 대 후반 발견된 메가핵산분해효소는 긴 DNA 서열 ( 14 ~ 40 염기쌍 ) 을 인식하고 절단하는 앤도뉴클레아제 효소이다. 가장 잘 알려진 메가핵산분해효소는 LAGLIDADG계열의 단백질로 아미노산 서열을 이용하여 명명하였다. 메가핵산분해효소는 미생물종에서 흔히 발견되는데, 인식서열이 매우 길기 때문에 ( > 14bp ) 특이성이 매우 높다. [ 9 ] [ 10 ] 이것이 유전체 편집에 메가핵산분해효소를 이용하게 한 결정적인 요인이다. 그러나, 유전체 내 모든 서열을 대상으로 하기에는 부족하
닥 절단의 수선에 대해 2가지 경로가 알려져 있다. 상동재조합 ( Homologous Recombination, HR ) 또는 비상동말단연결 ( Non - homologous end joining, NHEJ ) 이 그것이다. 상동재조합과 비상동말단연결은 모두 DNA 수선 기작이지만, 그것이 일어나는 시기는 다르다. 비상동말단연결은 주로 G1 시기에 일어나며, 상동재조합은 DNA가 복제되는 S기나 G2기에 일어난다. 대부분의 분화된 세포들은 ( 뉴런등 ) 복제를 하지 않기 때문에 상동재조합이 일어나기 어렵다. [ 5 ] 비상동말단연결 ( NHEJ, Non homologous end joining ) [ 편집 ] 비상동말단연결은 마이코박테리아 ( mycobacteria ) 의 이중
메커니즘적으로는 매우 다름에도 불구하고, 상동재조합을 기반으로 하는 유전체 편집은 유전자적중법 ( Gene targeting ) 과 매우 유사한 방식으로 진행된다. 그러나, 재조합의 빈도는 이중가닥절단이 만들어지고 상동재조합 기반의 수선이 일어날 때 1000배가량 높아진다. 왜냐하면, 보다 효율적이고 positive, negative 선별과정을 필요로하지 않기 때문이다. [ 8 ] 이러한 것들을 바탕으로 할 때, 유전체 내 특정 위치에 이중가닥절단을 만들면, 세포의 자체적 수선기작을 활용해 원하는 변이를 얻어낼 수 있다. 유전체 편집을 위해 최근 이용되는 핵산분해효소들 조작된 핵산분해효소 [ 편집 ] 메가핵산분해효소 ( maganeclease ) [ 편집 ] 1980년 대 후반
게 되고, 그 절단은 세포의 자체적인 기작에 의해 상동재조합 ( Homologous Recombination, HR ) 또는 비상동말단연결 ( Non - homologous end joining, NHEJ ) 의 방식으로 수선된다. 최근 주로 이용되고 있는 조작된 핵산분해효소는 크게 4가지가 있다 : ZFNs ( Zinc Finger Nucleases ), TALENs ( Transcription Activator - Like Effector Nucleases ), the CRISPR / Cas system, 그리고 메가핵산분해효소 ( meganucleases ). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 일부 생물체에서만 작용하는 한계가 있다. 엄격한 선별 과정을 필요로 하므로, DNA상에 선별을 위한 특이적인 서열을 추가
R - Cas9 시스템의 PAM서열은'NGG'이고, PAM 서열을 가지는 외부 DNA의 gRNA를 통해 20bp 정도 타겟팅하면 cas9이 17 ~ 18bp 사이를 자르게 된다 [ 23 ]. gRNA에 의해 특정 유전자를 표적하게 되면 핵산가수분해효소에 의해 이러한 서열을 처리하고 일치하는 DNA 서열을 절단한다. 절단된 DNA는 수선 기작에 의해 돌연변이를 유발하게 된다. 유전체 편집 기술 비교 특징 장점 한계 징크핑거 핵산분해 효소 FokI 핵산분해 효소의 DNA 절단 도메인과 징크핑거의 DNA 결합 도메인을 융합한 단백질이다. 서열 특이성을 유지하기 위해 4 ~ 6개의 징크핑거 도메인이 필요하다. 각각의 징크핑거 모티프는 DNA 3개의 서열과 짝을 이룬다. 한개의
유전체 편집(영어: genome editing, gene editing) 또는 조작된 핵산분해효소를 이용한 유전체 편집(genome editing with engineered nuclease, genome engineering)은 인공적으로 조작된 핵산분해효소 혹은 유전자 가위를 이용해 유전체로부터 DNA가 삽입, 대체 혹은 결실되는 유전 공학의 일종이다. 핵산분해효소는 유전체 상의 원하는 위치에 특정한 이중가닥절단(Double-stranded break, DSB)을 일으키게 되고, 그 절단은 세포의 자체적인 기작에 의해 상동재조합(Homologous Recombination, HR) 또는 비상동말단연결(Non-homologous end joining, NHEJ)의 방식으로 수선된다. 최근 주로 이용되고 있는 조작된 핵산분해효소는 크게 4가지가 있다 : ZFNs (Zinc Finger Nucleases), TALENs (Transcription Activator-Like Effector Nucleases), the CRISPR/Cas system, 그리고 메가핵산분해효소 (meganucleases). 일부 생물체에서만 작용하는 한계가 있다. 엄격한 선별 과정을 필요로 하므로, DNA상에 선별을 위한 특이적인 서열을 추가적으로 넣어주어야 한다. 다소 불충분한 부분이 있다. 생쥐 배아줄기세포는 원하는 서열을 담은 DNA 공여체를 넣어주었을 때, 100만개 당 하나의 비율로 원하는 자리에 변이가 생기게 된다. 초파리에서 P인자 (P element)를 이용하는 경우, 임의적 변이가 일어나고 다른 유전자 변이 패턴에 영향을 줄 수 있다는 한계를 가진다.그러므로, 조작된 핵산분해효소를 이용한 유전체 편집은 앞서 설명한 것들의 단점을 극복하고 상대적으로 간단하게 이용 가능한 접근법이라고 할 수 있다.