크리스퍼-카스12a (CRISPR-Cas12a)

생명공학

한 줄 정의: Cas9과 다른 계열의 CRISPR 연관 뉴클레아제로, 단일 가이드 RNA만으로 표적 DNA를 절단하며 절단 후 점착성 말단을 남기고 부수적 단일가닥 DNA 분해 활성을 갖는 유전자 가위 단백질입니다.

쉽게 풀면

Cas9이 익숙한 가위라면 Cas12a는 조금 다른 방식으로 자르는 또 다른 가위라고 볼 수 있습니다. Cas9은 별도의 tracrRNA가 필요하지만 Cas12a는 자신의 가이드 RNA를 스스로 가공할 수 있어 여러 유전자를 동시에 편집하는 실험을 더 간단하게 설계할 수 있습니다. 또한 자른 자리가 어긋난 모양(점착성 말단)이라서 원하는 DNA 조각을 붙이는 작업에 유리합니다. 특이하게도 표적 DNA를 자른 뒤에는 주변의 단일가닥 DNA를 마구 잘라내는 부수적 활성도 가지고 있는데, 이 성질은 진단 기술에서 유용하게 쓰입니다.

왜 중요한가

Cas12a는 Cas9과 인식 서열(PAM)이 달라서 Cas9으로 접근하기 어려운 유전체 부위를 편집할 수 있는 대안을 제공합니다. 다중 유전자 편집과 진단용 검출 플랫폼 개발에 널리 활용되기 때문에 유전공학 및 분자진단 분야 논문에서 자주 다뤄집니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"We employed CRISPR-Cas12a to achieve multiplexed gene editing by processing a single crRNA array into individual guide RNAs."

Cas12a가 하나의 crRNA 배열을 스스로 여러 개의 가이드 RNA로 가공하는 특성을 이용해 다중 유전자 편집을 수행했다는 예문입니다.

"The collateral cleavage activity of Cas12a upon target recognition was exploited to develop a nucleic acid detection assay."

Cas12a가 표적을 인식한 후 나타내는 부수적 절단 활성을 이용해 핵산 검출 진단법을 개발했다는 예문입니다.

조금 더 깊게 보면

Cas12a는 표적 이중가닥 DNA를 절단할 때 엇갈린 위치를 잘라 점착성 말단을 만들며, 이는 Cas9의 뭉툭한 말단과 대비됩니다. 표적 인식이 완료되면 트랜스 절단(trans-cleavage)이라 불리는 부수적 단일가닥 DNA 분해 활성이 활성화되는데, 이 원리는 DETECTR와 같은 핵산 진단 플랫폼의 기반이 됩니다. PAM 서열 요구조건이 Cas9과 달라 상호 보완적으로 활용됩니다.

주의할 점

Cas12a와 Cas9은 서로 대체 가능한 것이 아니라 인식 서열과 절단 방식이 다른 별개의 도구이므로, 실험 목적에 맞게 선택해야 합니다. 종에 따라 Cas12a 변이체 간 활성 차이가 크다는 점도 유의해야 합니다.