유전자 녹아웃 (Gene Knockout)

한 줄 정의: 특정 유전자의 기능을 완전히 상실시켜 그 유전자가 만드는 단백질이 정상적으로 생성되지 않도록 만드는 유전공학 기법입니다.

여러 소자를 거쳐 신호나 전류가 흐르는 회로의 기본 개념을 나타냅니다.

쉽게 풀면

유전자 녹아웃은 특정 부품을 아예 제거한 뒤 기계가 어떻게 작동하는지 관찰하는 것과 비슷합니다. 특정 유전자를 인위적으로 망가뜨려 그 유전자가 없을 때 세포나 생물체에 어떤 변화가 생기는지를 살펴봄으로써, 그 유전자가 원래 어떤 역할을 하는지를 역으로 추론할 수 있습니다. CRISPR 기술이 등장하면서 원하는 유전자를 녹아웃시키는 작업이 훨씬 쉽고 빨라졌습니다.

왜 중요한가

유전자 녹아웃은 특정 유전자의 생물학적 기능을 밝히는 가장 직접적인 방법 중 하나로, 질병 관련 유전자 연구나 신약 표적 검증 등 폭넓은 분야에서 활용됩니다. 어떤 유전자를 없앴을 때 나타나는 표현형을 분석하면 그 유전자가 정상적으로 어떤 생리적 과정에 관여하는지를 파악할 수 있습니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"CRISPR-Cas9-mediated knockout of the target gene led to a significant reduction in cell proliferation."

CRISPR-Cas9으로 표적 유전자를 녹아웃시켰더니 세포 증식이 유의하게 감소했다는 결과입니다.

"Knockout mice were generated to investigate the role of the gene in embryonic development."

배아 발생 과정에서 해당 유전자의 역할을 규명하기 위해 녹아웃 마우스를 제작했다는 실험 목적 서술입니다.

조금 더 깊게 보면

CRISPR 기반 녹아웃은 대개 비상동말단결합(NHEJ)에 의해 발생하는 삽입·결실 돌연변이가 유전자 리딩 프레임을 이동시켜 조기 종결 코돈을 만들어냄으로써 기능 상실을 유도하는 원리를 이용합니다. 완전한 기능 상실을 확인하기 위해서는 시퀀싱을 통한 돌연변이 확인과 함께 단백질 발현 소실 여부를 웨스턴 블롯 등으로 검증하는 경우가 많습니다.

주의할 점

일부 유전자는 녹아웃 시 개체 생존 자체가 불가능해질 수 있어, 이런 경우에는 조건부 녹아웃이나 발현량을 부분적으로 낮추는 대체 기법이 사용되기도 합니다.