자유게시판-한의약융합연구정보센터

더 큰 규모로 가능한 인공적인 DNA 자기 조립

Artificial DNA self-assembly goes large

캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 연구진은 매우 복잡한 3차원 나노패턴을 만들었다. 분자 레고(molecular lego) 방법을 사용해서 수만 개의 독특한 DNA 벽돌들이 스스로 조립되도록 만들었다.

살아있는 유기체는 극단적인 복잡성과 다양성에도 불구하고 DNA에 기록된 각 세포의 구조를 자기 조립할 수 있다. 이것을 모방한 상향식 기술로 자기 조립되는 인공 구조물을 만들려고 노력하고 있지만, 매우 작은 크기 때문에 한계에 봉착해 있다.

이번에 사용된 방법은 새로운 것이 아니지만 전례가 없는 규모이다. 더 긴 바인딩 도메인(binding domain)은 더 높은 수율과 더 빠른 조립을 나타낸다. 이번 연구진은 일정한 온도 범위에서 조립되도록 함으로써 높은 수율을 달성할 수 있었다.

DNA 레고 방법이 성공함에 따라서 DNA 종이접기(DNA origami)에도 진전이 있었다. DNA 종이접기는 나노구조의 각 DNA 가닥이 독특한 위치를 차지하도록 주소 지정이 가능하기 때문에 특히 유용하다.

여기서 더 나아가서 몇 가지 자연 선택 규칙과 이 방법을 결합함으로써 DNA 종이접기를 3차원으로 확장할 수 있었다. 이 빌딩 블록은 화학적 시퀀스에 의해서 제어될 수 있고, 고차원 어셈블리를 계층적 방식으로 인코딩할 수 있다.

뮌헨 공과대학(Technical University of Munich)의 연구진은 다량의 DNA 자기 조립을 위해서 박테리오파지(박테리아를 감염시켜서 그들을 복제하는 바이러스)를 사용해서 전구체 DNA를 만들었다. 이것은 임의의 길이를 가진 DNA 단일 가닥을 생성할 수 있었고, 비용 효율적인 방식으로 임의의 시퀀스를 만들 수 있었다.

이런 연구결과들은 180만 개의 염기쌍을 가진 가장 큰 상향식 나노구조를 만들 수 있게 했다. 이것은 우리가 원하는 DNA 사슬을 임의로 만들 수 있는 새로운 길을 열 것이고, 생물분자학의 발전에 크게 기여할 것이다.

이 연구결과는 저널 Nature에 “Fractal assembly of micrometre-scale DNA origami arrays with arbitrary patterns”와 “Biotechnological mass production of DNA origami”라는 제목으로 게재되었다. (doi:10.1038/nature24655)

[KOSEN 동향] 더 큰 규모로 가능한 인공적인 DNA 자기 조립