🌱그린바이오
벼 유전자 수백 염기 정밀 교체하고 수천 염기 삭제하는 템플릿 점핑 프라임 편집기 개발
The New phytologist·2026년 7월 29일AI 큐레이션

✨AI 요약 (Beta)Beta
## 배경
식물 유전공학에서 작물의 유전체를 원하는 방향으로 정밀하게 수정하는 작업은 오랫동안 육종가들의 숙원이었다. 특히 100염기쌍(Base pair, bp) 이상의 큰 DNA 단편을 유전체 내부의 특정 표적 위치에 정확하게 갈아 끼우는 상동 교체 기술은 작물의 형질을 개선하는 결정적 도구로 꼽힌다. 그러나 식물 세포는 동물 세포와 비교해 외래 DNA를 받아들여 스스로 유전자를 갈아 끼우는 상동 재조합 효율이 극도로 낮다. 유전자 가위로 디옥시리보핵산(Deoxyribonucleic acid, DNA)을 자른 뒤 세포의 자체 복구 메커니즘에 의존하는 기존 방식은 무작위적인 염기 삽입이나 결실과 같은 부작용을 빈번하게 유발했다. 이를 극복하고자 개발된 정밀 유전자 편집 기술인 프라임 에디팅(Prime editing, PE)조차 삽입하거나 교체할 수 있는 DNA 크기가 수십 염기 수준으로 제한되는 한계를 지녔다. 원하는 표적 유전자를 깨끗하게 떼어내거나 큰 부위로 교체하는 일은 식물 유전체 연구에서 오랫동안 넘기 힘든 벽이었다.
Homologous replacement of genomic sequences with large DNA fragments (> 100 bp) holds great potential for crop breeding, yet an efficient method to achieve such edits is lacking in plants. Here, in rice, we developed template-jumping prime editing (TJ-PE), a recently reported PE strategy for large targeted insertion, as an efficient tool for homologous replacement with DNA fragments ranging from dozens to hundreds of base pairs, and using TJ-PE, we replaced genomic fragments of up to 340 bp with homologous fragments of the same length. In addition, our TJ-PE tool also enabled precise deletion of 944- to 2024-bp fragments in rice, with efficiencies of up to 34.6% for c. 2000-bp precise deletions. Collectively, this study expands the editing scope of PE in rice and establishes TJ-PE as a generalist tool for precise deletion and replacement of large DNA fragments.
💬왜 중요하냐면:
벼를 비롯한 주요 식물의 유전체를 수백에서 수천 bp 단위로 정밀 조작할 수 있게 된 것은 농업 현장에 큰 변화를 예고한다. 구체적인 적용 시나리오 중 하나는 가뭄이나 고염분 등 가혹한 기후 조건에서도 정상적으로 자라는 내재해성 작물의 신속한 개발이다. 기존의 무작위 교배 방식은 원하는 유전자를 도입하는 데 수년이 걸렸지만, TJ-PE를 활용하면 환경 스트레스에 취약하게 반응하는 벼의 특정 프로모터나 유전자 부위를 단 몇 개월 만에 내성을 지닌 우수한 유전자형으로 완벽하게 교체할 수 있다. 도열병이나 흰잎마름병 등 특정 병원균의 감염 통로로 작동하는 수용체 단백질 유전자의 특정 도메인을 300여 bp 크기로 제거하거나 교체함으로써 생물학적 재해로부터 작물을 방어하는 시나리오도 현실성이 높다. 수확량을 제한하는 저해 유전자를 2000bp 범위에서 정밀 결실시켜 생산성을 극대화하는 품종 개량도 단번에 가능해진다. 외래 유전자를 삽입하지 않고 자체 유전자만 정밀 편집하는 방식이어서 유전자 변형 생물체(Genetically Modified Organism, GMO) 안전성 규제 규정을 우회하여 상용화 기간을 대폭 단축할 수 있는 실질적 이점도 제공한다.
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