세포 건축을 모방하는 인공 유전자: 생체 소재 혁신의 출발점

SeoulUCLA 새뮤얼리 공과대학과 로마 토르 베르가타 대학교의 연구진이 생물 세포가 구조를 만드는 방식을 모방한 인공 유전자를 개발했습니다. 이 유전자들은 특정한 순서를 따르며 스스로 조립되는 구조를 형성하도록 설계되어, 생체 분자 재료를 만드는 새로운 방법을 제시합니다. 엘리사 프랑코 교수가 이끄는 이 연구는 네이처 커뮤니케이션즈에 발표되었으며, 인공 유전자들이 함께 작용해 다양한 방식으로 사용할 수 있는 재료, 예를 들어 나노 규모의 DNA 튜브와 같은 생체 재료를 만드는 과정을 보여줍니다.

이 연구는 다양한 미래의 활용 가능성을 지니고 있습니다. 의학 분야에서는 인체 내에서 자라나는 인공 조직이나 장기를 만들어 상처 치유와 신체 부위 대체에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 생명공학에서는 이러한 재료를 이용해 약물 전달 시스템을 강화할 수 있는데, 여기서 재료의 분해 과정은 조립 과정만큼이나 중요합니다. 또한 이러한 개념은 주변 환경 변화에 따라 기능이 변하는 스마트 소재 개발에도 기여할 수 있습니다.

이 시스템은 매우 유연합니다. 분자의 수를 늘려 복잡성을 증가시키는 대신, 분자 지시의 타이밍을 활용합니다. 이는 유전자 활성화의 순서와 타이밍을 조정함으로써 적은 수의 부품만으로도 다양한 구조를 만들 수 있어 재료 설계 방식을 변화시킬 수 있습니다. 이 방법은 확장이 가능하며 합성 생물학 분야에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

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재료를 조립하고 분해하는 방법을 통제할 수 있는 능력은 지속 가능한 방식으로 소재를 만드는 데 큰 이점을 제공합니다. 이러한 정확한 조절은 동일한 부품을 여러 용도로 재사용할 수 있어 폐기물을 줄이는 데 도움이 됩니다. 연구는 동일한 재료를 다양한 용도에 활용할 수 있음을 보여주며, 이는 원자재의 필요성을 줄여 경제적⋅환경적으로 유익합니다.

이 기술은 생물학과 소재 과학에서 흥미로운 방식으로 활용되고 있습니다. 연구자들은 특정 RNA 신호에 따라 DNA 타일을 사용하여 구조물을 구축하거나 분해할 수 있습니다. 이러한 정밀한 제어는 합성생물이 건강 관리와 제조 분야에서 중요한 역할을 하게 될 가능성을 시사합니다.

이 연구는 유전공학에 대한 우리의 이해를 더욱 발전시키며, 미래에 물건을 만들고 질병을 치료하는 방식을 혁신할 수 있음을 시사합니다. 미 에너지부와 유럽 기관들 같은 주요 단체의 지원은 전 세계적인 관심과 이 연구의 잠재적 영향을 보여줍니다.