유용 유전자 확보를 위한 게놈워킹 신기술 개발
유전체 정보가 알려지지 않은 신규 미생물 유래의 다양한 유용 유전자를 PCR을 이용하여 매우 빠르고 정확하게 확보할 수 있는 게놈워킹 기술(기술명: Template-blocking PCR)을 개발하여 녹색 바이오에너지 분야에서 필수적인 섬유소 분해효소 유전자를 대량으로 발굴하였다.
※ PCR(polymerase chain reaction) 기술: 생명체 게놈(genome)으로부터 특정 유전자를 대량으로 증폭하는 기술로서 BT 분야에서 20년 이상 이용되어 오던 보편적 유전자 클로닝 기술임.
※ 게놈워킹(Genome walking): 게놈에 존재하는 기지(旣知)의 유전자 서열을 이용하여 주변 유전자를 계속적으로 확보하는 기술이며 게놈분석이나 특정유전자의 확보를 위해서 활용되는 기술
본 기술은 PCR을 이용한 게놈워킹 기술의 정확도를 높이기 위하여 deoxynucleotide(deoxyNTP:데옥시뉴클레오티드)로 구성된 유전자 말단을 dideoxyNTP로 변형함으로써 PCR과정중 유전자 양쪽 말단으로부터 발생하는 비특이적(non-specific) 유전자 증폭을 억제하여 특정유전자 증폭만을 유도하는 기술이다.
PCR을 이용한 게놈워킹 방법은 생명공학 분야에서 활용도가 높아 다양한 클로닝 방법(inverse PCR, ligation-mediated PCR 및 randomly-primed PCR 등)들이 개발되어 왔다. 그러나 대부분 예상치 않은 비특이적 유전자 증폭으로 인해 정확성이 낮아 많은 시행착오를 겪고 있으나 본 기술은 이러한 문제를 효율적으로 해결하였다.
최근 유전체 분석기술의 발달로 이미 수백종의 미생물을 포함하여 다양한 생명체의 유전체 분석이 진행되고 있으나 아직도 무수히 많은 미생물들이 자연계에서 미지의 상태로 존재하고 있으며 이미 산업적으로 활용되고 있는 중요한 다수의 미생물들 또한 유전체 정보가 전혀 없는 상태이다. 따라서 이러한 PCR을 이용한 게놈워킹 신기술은 이러한 미생물 유전자 연구에 유용하게 활용될 수 있다.
본 기술의 활용예로서 섬유소(cellulose, 셀룰로오스)를 분해하는 국내 자생 곰팡이로부터 섬유소 분해효소 유전자를 다수 확보할 수 있었다. 이는 최근 원유고갈, 온실가스 등의 문제 해결을 위해 바이오매스로부터 바이오에너지 생산 과정에서 필수적인 셀룰라제를 생산할 수 있는 유전자이다. 현재 본 연구팀에서 맥주 효모를 이용하여 셀룰라제를 재조합 대량 생산하고 있으며 바이오에탄올 생산 연구에 적용하고 있다.
※ 셀룰로오스(Cellulose) : 고등식물의 세포벽을 이루는 주성분으로서, 목질부(木質部)의 대부분을 차지하는 다당류, 섬유소라고도 한다. 원유나 석탄 등과 더불어 자연계에서 대량으로 존재하는 유기화합물이며 녹색 산업을 위해 매우 중요한 자원이 된다.
※ 셀룰라제 : 셀룰로오스를 분해하여 단당류인 글루코스(glucose)로 만드는 과정에 필요한 다양한 효소 그룹을 말하며 주로 자연계에 존재하는 미생물에 의해 생산됨.
본 기술은 “기지(旣知)의 서열에 인접한 미지의 DNA서열을 클로닝하는 방법”으로 특허를 출원하였다. 또한 “Template-blocking PCR:An advanced PCR technique for genome walking"이라는 제목으로 바이오텍 저명저널인 분석생화학지(Analytical Biochemistry), 2010년 2월호에 논문이 게재되었으며 최근 세계적인 생명공학 뉴스지인 BioTechniques지(誌), 2010년 3월 23일자에 본 기술의 유용성에 대해 소개된 바 있다.
※ BioTechniques News site :
(http://www.biotechniques.com/news/Template-blocking-PCR-for-genome-walking/biotechniques-217395.html)
웹사이트: http://www.kribb.re.kr
연락처
한국생명공학연구원 홍보협력실
이종우
042-860-4731
이메일 보내기
-
2013년 3월 27일 11:00
