과학자들은 합성 DNA를 이용해 효모의 16개 염색체를 모두 합성하는 데 성공했다.

최근 기술 전문 매체 BGR와 GEN의 보도에 따르면, 국제 연구팀은 7개 이상의 합성된 염색체를 단일 효모 세포에 통합해, 인공 DNA의 비율이 50% 이상인 상태에서도 야생 효모처럼 생존하고 복제가 가능한 효모를 만드는 데 성공했다. 이는 100% 합성된 게놈을 가진 효모 개발에 한층 더 가까워진 것을 의미한다.

영국 맨체스터대 패트릭 카이 교수와 미국 뉴욕대(NYU) 랑곤헬스의 제프 보케 교수 등 '합성 효모 게놈 프로젝트(Sc2.0)' 연구팀은 16개 염색체를 모두 합성해 오류를 수정하고 있다고 전했다.

전체 유전체가 합성 염색체로 이루어진 효모를 만드는 게 목표인 Sc2.0은 미국, 영국 등 과학자 200여 명으로 구성된 국제 컨소시엄이다.

연구팀은 먼저 효모의 16개 염색체 중 15개를 인공 DNA로 합성했다. 그런 다음, 이들 염색체를 하나의 단일 세포에 옮기기 위해 기존 효모 균주와 교배하는 방식을 사용했다.

이번 연구 성과는 지난 9일 과학 저널 '셀(Cell)'과 '셀 노믹스(Cell Genomics)', '몰레큘러 셀'(Molecular Cell) 등에 논문 10여편으로 게재됐다.

이 논문은 합성 DNA를 이용한 세포 생성 분야에서 큰 진전을 이루었다는 평가를 받고 있다.

이전 연구에서는 효모의 염색체 일부를 합성 DNA로 합성하는 데 성공한 바 있지만, 이번 연구는 16개 염색체를 모두 합성하여 살아있는 세포를 만들어낸 최초의 사례다.

연구팀은 맥주 발효 또는 제빵에 사용되는 천연 효모인 '사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae)'를 기반으로, 효모 염색체들을 합성하고 이를 실제 효모 세포에 점차 확대 적용했다.

연구자들은 또한 tRNA 신염색체라고 불리는 자연계 어디에서도 발견되지 않는 완전히 새로운 염색체를 생성함으로써 게놈의 안정성을 높이는 조치를 취했다.

과거에는 박테리아와 바이러스의 게놈이 합성된 예가 있었지만, 복잡하게 얽힌 여러 개의 염색체를 가진 진핵생물의 게놈을 합성하여 실제 세포에서 정상적으로 기능하는 것을 입증한 것은 이번이 처음이다.

카이 교수는 "이번 연구는 단순히 몇 개의 유전자를 수정하는 것이 아니라, 효모의 전체 게놈을 새롭게 설계하고 구축한 것으로, 엔지니어링 생물학의 새로운 장을 여는 것"이라며 이번 연구의 중요성을 강조했다.

논문의 교신저자이자 Sc2.0 프로젝트의 리더인 보케 교수는 "자연이 제공한 설계를 크게 변형하여 새롭게 창조하는 것이 중요하다"고 말하며, "이 프로젝트의 가장 중요한 목표는 우리에게 새로운 생물학적 지식을 제공할 수 있는 효모를 개발하는 것"이라고 말했다.

이번 연구를 통해 인공 DNA를 이용해 다양한 종류의 효모를 생성할 수 있을 것이다. 이로써 향후 식품, 바이오 연료, 의약품 등 다양한 분야에 활용될 것으로 전망된다.