브리스톨 대학의 과학자들은 DNA를 따라 세포 과정의 흐름을 형성할 수 있는 새로운 생물학적 부분을 개발했다.

현재 Nature Communications 저널에 발표된 이 연구는 정보가 DNA에 인코딩 되는 방식과 지속 가능한 생명공학을 구축하기 위한 새로운 도구에 대한 새로운 관점을 제공한다.

육안으로는 보이지 않지만 미생물은 우리의 생존에 없어서는 안될 존재이다. 그들은 종종 생명의 코드라고 불리는 DNA를 사용하여 작동한다. DNA는 우리에게 유용할 수 있는 수많은 도구를 암호화하지만 현재 우리는 DNA 서열을 해석하는 방법에 대한 완전한 이해가 부족하다.

브리스톨 생물학과의 제1저자이자 박사과정 학생인 매튜 타노프스키(Matthew Tarnowski)는 “미생물 세계를 이해하는 것은 까다롭다. 시퀀서로 미생물의 DNA를 읽으면 기본 코드에 대한 창을 볼 수 있지만 실제로 작동하는 방식을 이해하려면 여전히 많은 다른 DNA 시퀀스를 읽어야 한다. 그것은 새로운 언어를 배우려고 하는 것과 비슷하지만, 단지 몇 개의 작은 텍스트 조각에서 말이다.”

이 문제를 해결하기 위해 브리스톨 팀은 DNA에 인코딩 된 정보가 어떻게 읽혀지는 지, 특히 DNA를 따라 세포 과정의 흐름이 어떻게 제어되는지에 초점을 맞췄다. 이러한 생물학적 정보 흐름은 세포의 많은 핵심 기능을 조정하고 그것들을 형성하는 능력은 세포 행동을 안내하는 방법을 제공하게 된다.

DNA의 흐름은 종종 복잡하고 얽혀 있는 것으로 알려진 자연에서 영감을 받아 DNA의 한 영역에서 다른 영역으로 흐름을 조정하는 "밸브"를 만들어 이러한 흐름을 조절하는 방법에 중점을 둔다.

브리스톨 대학교의 선임 저자이자 왕립 학회 대학교 연구 펠로우인 Thomas Gorochowski 박사는 다음과 같이 말했다. 이러한 흐름을 통해 세포는 게놈에 저장된 정보를 이해할 수 있으며 이를 제어할 수 있는 능력을 통해 우리는 유용한 방식으로 행동을 재 프로그래밍할 수 있다.”

새로운 생물학적 부품을 설계하는 데는 일반적으로 엄청난 시간이 소요될 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 팀은 많은 DNA 부분을 병렬로 빠르게 조립할 수 있는 방법과 각 부분의 작동 방식을 동시에 측정할 수 있는 '나노 기공'에 기반한 시퀀싱 기술을 사용했다.

Gorochowski 박사는 다음과 같이 덧붙였다. “나노포어 시퀀싱의 고유한 기능을 활용하는 것은 생물학적 밸브를 효과적으로 설계할 수 있는 능력을 잠금 해제하는 데 필요한 단계였다. 한 번에 두 개를 별도로 빌드하고 테스트하는 대신 혼합 풀에서 수천 개를 조립하고 테스트할 수 있으므로 설계 규칙을 분리하고 작동 방식을 더 잘 이해할 수 있다.”

저자는 계속해서 밸브가 세포의 다른 생물학적 구성 요소를 조절하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 보여주고 많은 유전자를 동시에 제어하고 게놈을 복잡하게 편집할 수 있는 길을 열어준다.

앞으로 팀은 현재 이 기술을 책임감 있게 사용할 수 있는 방법을 고려하고 있다. 스페인 Vigo 대학의 Post-Growth Innovation Lab의 저명한 연구원인 Mario Pansera 박사는 "이제 그들이 이러한 도구를 만들었으므로 실제 세계에서 어떻게 책임감 있고 공평하게 사용할 수 있는지가 큰 문제이다. 성장 이후의 기업가 정신은 그러한 기술을 사람들에게 제공하는 보다 신중하고 포괄적인 방법을 상상하는 데 유용한 접근 방식을 제공한다.”고 말한다.