지구상의 알려진 모든 생명체는 동일한 4자리 유전 알파벳에 의존합니다. 샌디에이고 캘리포니아 대학교 연구원들은 이제 생물학에서 가장 중요한 효소 중 하나가 8개의 유전 문자를 포함하는 훨씬 더 큰 복사본을 정확하게 읽고 전사할 수 있다는 것을 보여주었습니다.
이 발견은 세포가 기존의 분자 기계를 사용하여 합성 유전 정보를 처리할 수 있음을 시사합니다. 이는 합성 생물학의 장기적인 목표, 즉 자연에서 발견되는 4글자 DNA 언어를 확장하려는 중요한 단계를 의미합니다. 미래에 이러한 시스템은 과학자들이 자연적으로 존재하지 않는 새로운 기능이나 화합물을 수행하는 생물학적 기계를 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.
세포가 8자리 유전 알파벳을 읽는 방법
연구진은 유전자 발현의 첫 단계인 DNA를 읽고 RNA를 생산하는 효소인 RNA 폴리머라제에 초점을 맞췄다. 효소가 합성 유전 정보를 어떻게 조작하는지 알아보기 위해 연구팀은 원자 폭보다 작은 규모로 구조를 밝힐 수 있는 고해상도 저온전자현미경과 생화학적 실험을 결합했습니다.
연구자들은 두 개의 합성 염기쌍을 인식하고 통합하는 박테리아인 대장균(E. coli)으로부터 RNA 폴리머라제의 상세한 구조적 관점을 얻었습니다. 이러한 인공 유전 문자는 자연에서는 발생하지 않습니다.
이미지는 RNA 중합효소가 천연 염기쌍을 인식하는 데 필요한 많은 동일한 생화학적 및 구조적 신호를 사용하여 합성 DNA 문자를 인식한다는 것을 보여주었습니다. 이 발견은 효소가 확장된 유전 알파벳을 사용하여 정확한 정보를 복사할 수 있는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다.
관련 연구에서는, PNAS같은 연구 그룹은 RNA 중합효소가 일반적으로 DNA 염기쌍을 함께 유지하는 수소 결합이 부족함에도 불구하고 다른 합성 염기쌍도 인식할 수 있다는 사실을 발견했습니다.
합성 DNA는 새로운 기술을 가능하게 할 수 있습니다
잠재적인 응용 분야는 DNA의 작동 방식을 이해하는 것 이상입니다. 이전 연구에서는 이미 간암 세포를 인식할 수 있는 합성 DNA 분자를 만들기 위해 확장된 유전 알파벳을 사용했습니다.
RNA 중합효소가 DNA의 부자연스러운 글자를 어떻게 읽고 전사하는지 분자적 세부사항을 보여줌으로써, 새로운 연구는 방대한 유전암호를 기반으로 구축된 기술에 대한 중요한 기반을 제공합니다. 잠재적인 응용 분야에는 자연적으로 발생하지 않는 기능을 갖춘 새로운 진단 도구, 치료법 및 공학적 생물학적 시스템이 포함됩니다.
확장된 유전암호를 조사하는 두 가지 연구
~ 안에 자연의 소통 UC San Diego School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences 교수인 Dong Wang 박사가 주도한 연구(“Eight-Letter Hachimoji Alphabet by E. coli RNA Polymerase의 구조적 기초”)가 2026년 9월 2일 저널에 게재되었습니다. 자연의 소통.
~ 안에 PNAS 2026년 8월 12일에 발표된 연구(“부자연스러운 소수성 염기쌍은 수소 결합과 무관하게 세포의 RNA 중합효소에서 트리거 루프의 폐쇄와 촉매 작용을 촉진합니다”)도 Wang이 주도했습니다.
