교양대학 남기현 교수가 미국 코넬대 Ailong Ke 교수 (Cornell University, USA), 국립 싱가폴 대학 Chunyi Hu 교수 (National University of Singapore, Singapore), 미국 미시간 대학 Yan Zhang 교수 (University of Michigan, USA)와의 공동연구를 통해서 인간세포에서 Type I CRISPR를 메개로 하는 유전체 편집 및 전사를 억제 원리를 밝혀냈다 (Title: Exploiting activation and inactivation mechanisms in type I-C CRISPR-Cas3 for genome-editing applications). 이번 연구가 보고된 생명과학저널 ‘셀(Cell)’의 자매지인 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell, Impact Factor 16)’은 생화학 분야 상위 2.6% 내에 해당하는 권위 있는 학술지다.

유전자 가위로 잘 알려진 크리스퍼 (CRISPR)는 2020년 노벨화학상을 받은 연구 분야로 최근 난치병 치료제기법이 개발된 연구 분야이다. Type I CRISPR-Cas 시스템은 RNA 유도 Cascade 복합체를 활용하여 일치하는 DNA 표적과 nuclease-helicase Cas3를 식별하여 이를 분해한다. Type I-C는 크기가 작고 인간 세포에서 대규모 게놈 삭제를 생성하는 데 매우 활동적이여 인간 유전자 편집에 유리한 표적으로 알려져 있다. 이 연구에서는 4개의 극저온 전자 현미경 구조를 사용하여 RNA 유도 DNA 결합 및 절단 메커니즘을 고해상도로 밝혀냈다. 구조 분석에 따르면 AcrIC8은 알로스테릭 억제를 통해 PAM 인식을 억제하는 반면, AcrIC9는 직접적인 경쟁을 통해 이를 달성하는 것으로 나타냈다. 이 연구에서는 두 억제제 모두 인간 세포에서 I-C 매개 게놈 편집 및 전사 변조를 강력하게 억제하는 것을 확인했다. 

이 결과는 Type I CRISPR 진핵생물 게놈 엔지니어링에 대한 최초의 오프 스위치에 대한 통찰력을 제공으며, 향후 CRISPR를 기반의 유전자 편집 치료법 개발에 응용될 것으로 전망 된다.