프로토스페이서 인접 모티프 (Protospacer Adjacent Motif)

한 줄 정의: Cas9이 표적 DNA를 인식하고 절단하기 위해 필요로 하는, 표적 서열 바로 옆에 위치한 짧은 특정 염기서열(PAM)입니다.

쉽게 풀면

PAM은 Cas9 가위가 DNA를 자르기 전에 확인하는 일종의 '검문소' 표지판과 같습니다. 가이드 RNA가 표적 서열과 잘 맞더라도, 그 바로 옆에 PAM 서열이 없으면 Cas9은 절단을 진행하지 않습니다. 자물쇠에 맞는 열쇠가 있어도 특정 홈이 없으면 돌아가지 않는 것과 비슷한 안전장치라고 볼 수 있습니다. 가장 널리 쓰이는 SpCas9의 경우 NGG라는 서열을 PAM으로 인식합니다.

왜 중요한가

PAM 서열의 존재 여부는 어떤 유전체 위치를 CRISPR로 편집할 수 있는지를 결정하는 제약 조건입니다. 이 때문에 논문에서 가이드 RNA를 설계할 때는 표적 부위 근처에 적절한 PAM이 있는지를 반드시 확인하며, PAM 인식 범위가 다른 Cas 변이체를 선택함으로써 편집 가능한 유전체 영역을 넓히는 연구도 활발합니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"Target sites were selected based on the presence of an NGG PAM sequence immediately downstream of the protospacer."

프로토스페이서 바로 다음에 NGG PAM 서열이 있는지를 기준으로 표적 부위를 선정했다는 설명입니다.

"The lack of a suitable PAM near the desired editing site limited the choice of guide RNAs."

원하는 편집 부위 근처에 적절한 PAM이 없어 가이드 RNA 선택지가 제한되었다는 한계 서술입니다.

조금 더 깊게 보면

PAM 서열은 Cas 단백질 종류에 따라 다르며, 흔히 쓰이는 Streptococcus pyogenes 유래 Cas9(SpCas9)은 NGG를 인식합니다. PAM 인식은 Cas9이 DNA 이중나선을 국소적으로 풀어 가이드 RNA와의 상보성을 검사하는 첫 단계로 작용하며, 이 단계를 통과해야만 실제 절단이 일어납니다. PAM 특이성이 다른 Cas 변이체나 다른 종 유래 Cas 단백질을 활용하면 표적 가능 범위를 확장할 수 있습니다.

주의할 점

PAM은 가이드 RNA 서열 자체에는 포함되지 않으며 표적 DNA 쪽에만 존재해야 하는 요소이므로, 설계 시 이를 혼동하지 않도록 주의해야 합니다.