경상국립대 김재연 교수팀, 작물 육종 판도 바꿀 '초고효율 유전자 가위' 개발

경상국립대 김재연 교수 연구팀이 작물 유전자 교정 효율을 획기적으로 높인 '초고효율 프라임 에디팅(Ultra-efficient Prime Editing, UtPE)' 기술을 개발했다. 이번 성과는 세계적 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.

프라임 에디팅은 DNA 이중가닥을 절단하지 않고 원하는 염기서열을 삽입·삭제·치환할 수 있는 차세대 유전자 교정 기술이다. 그러나 식물에서는 특정 유전자 위치에서 교정 효율이 낮아지는 한계가 있었다.

김 교수팀은 진화된 유전자 가위 단백질과 개선된 가이드 RNA, 제미니바이러스 레플리콘 시스템 등을 결합해 기존 한계를 극복했다. 새로 개발한 UtPE 기술은 토마토 등 쌍떡잎식물에서 기존 기술 대비 최대 8.9배 높은 교정 효율을 보였으며, 실제 식물체 재분화 과정에서 최대 87.5%의 유전자 교정 효율을 기록했다.

연구팀은 UtPE를 활용해 가공용 토마토에 제초제 저항성과 기계 수확에 유리한 '조인트리스(마디 없음)' 형질을 동시에 도입하는 데도 성공했다. 이는 대규모 재배와 기계화가 필수적인 글로벌 농업 현장에서 생산성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 이 기술은 벼와 같은 외떡잎식물에서도 높은 효율을 보이며 적용 범위를 넓혔다.

이번 연구는 경상국립대와 그린바이오 벤처기업 눌라바이오의 산학협력으로 이뤄졌으며, 연구팀은 국내 특허 2건과 국제특허(PCT) 2건을 출원했다. 현재 글로벌 종자 기업과의 기술 협력도 추진 중이다.

김재연 교수는 "이번 기술은 작물 유전자 교정의 상용화를 앞당길 획기적인 성과"라며 "글로벌 주요 작물의 고부가가치 종자 개발과 기술 수출을 본격화하겠다"고 밝혔다.