분열효모 유전자 결손 프로젝트 및 응용

Post-genome 시대의 대표적인 유전체기능연구의 수단은 유전자를 한 개씩 결손 시키는 ‘체계적 유전체 적중(systematic gene deletion) 프로젝트’이다. 결손균주의 형질 스크리닝(phenotype screening)은 유전자 각각의 기능을 연구하는 가장 강력한 수단이다. 모델생명체인 출아효모의 경우는 이미 2002년도에 전체 유전체 적중을 통하여 각각의 유전자를 knock-out 시켜 생명현상에 대한 막대한 정보를 수집하였다. 다세포의 경우에는 유전체 적중(gene deletion)이 근본적으로 어려워 RNA간섭 (RNAi)의 방법으로 유전체를  부분적으로 knock-down 시킨 후,  체계적인 유전체 기능연구가 진행되고 있다. 
본 연구에서는 세포주기 조절 연구로 노벨상을 수상한 Sir Paul Nurse 박사와 약 9년간의 국제공동연구를 통하여, 2011년 모델생명체 분열효모의 전체 유전자(~5,000개)를 적중시키는데 성공하였다. 출아효모에 비하여 분열효모는 좀 더 인간에 가까워 단세포 진핵생명체의 가장 우수한 모델생명체나 그 동안 유전체 결손 균주의 제조가 어려워 해당 연구가 미진했으나, 이번 성과로 분열효모를 이용한 유전체 연구를 폭발적으로 증대시키는 효과를 가져왔다. 특히 각각의 유전체를 적중시킬 때, 유전체마다 고유의 20-bp DNA인공 서열을 삽입함으로서, 분열효모 약 5,000개의 유전자를  마이크로어레이를 이용하여 체계적인 병렬 연구가 가능하도록 조작하였다. 이 균주 라이브러리를 이용하면  유전자의 기능 규명, 유전자 상호 작용, 유전자 모듈의 진화학적 의미 규명 등 많은 기초연구가 가능하다.
또한 이 연구 결과는 Affymetrix사의 주문제작 마이크로어레이 기술과 접목하여 HCS in vivo 약물작용점 탐색에 응용 될 수 있다. 이미 다국적 제약사인 Merk사는 출아효모 라이브러리를 이용하여 약물작용점을 연구하고 있으며, 이것과 차별되는 분열효모 라이브러리를 이용한 약물작용점 탐색분야는 새로운 블루오션으로 떠오를 것이다.