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2013년 3월 31일 일요일

생물학적 트랜지스터 개발




 스탠포드 대학 (Stanford University) 의 바이오엔지니링 연구자들이 biological transistor 개발에 성공했다고 Science 지에 보고했습니다. 이들이 만든 것은 전자 회로 대신 유전 물질 (genetic material) 인 DNA 와 RNA 를 이용한 생물학적 트랜지스터로 연구팀은 이를 Transcriptor (아마도 transcription (전사) 와 transistor 의 합성어 인 듯) 라고 명명했습니다.

 
 비록 전자적 bit 기록과는 다르지만 사실 생명체도 디지털 방식으로 데이터를 기록, 보관, 복사 합니다. 0 과 1 대신 A,G,C,T 라는 방식으로 데이터를 저장할 뿐이죠. 긴 DNA 분자안에 막대한 데이터 저장이 가능한 만큼 작은 세포안에도 막대한 데이터가 저장되어 있습니다. 따라서 이를 모방한 데이터 저장 방식이나 생물학적 컴퓨터를 만드려는 시도는 오래전부터 있어왔습니다. 


 제롬 보넷 (Jerome Bonnet) 과 연구의 senior author 인 드류 앤디 (Drew Endy   PhD, assistant professor of bioengineering ) 을 비롯한 스탠포드 대학의 연구팀은 트랜지스터가 전자의 흐름을 컨트롤 하듯 RNA polymerase 의 흐름을 컨트롤하는 transcriptor 를 개발했다고 합니다. 


  




 이들은 integrase 라는 자연에 존재하는 효소를 다시 목적에 맞게 변형해서 DNA 를 따라 움직이는 RNA polymerase 의 디지털 컨트롤을 가능하게 만들었습니다. 여기에는 매우 적절한 효소의 배치가 필수적이었다고 연구팀은 말했습니다. 이들이 만든 Transcriptor based logic gate 는 Boolean Integrase Logic 혹은 BIL 이라고 명명했는데 전자적으로 구성된 트랜지스터와 비슷하게 신호를 증폭할 수 있으며  AND, NAND, OR, XOR, NOR, XNOR 게이트를 구성할 수 있습니다. 


 이는 마치 세포안의 컴퓨터 처럼 작동할 수 있습니다. transcriptor 회로는 특정한 환경에서 입력을 받으면 특정한 DNA 를 전사하게 만들어 세포가 특정한 활동을 하게 만들수 있습니다. 예를 들어 포도당이 많은 환경에서 인슐린을 만들도록 유도하거나 반대로 포도당이 낮은 환경에서 인슐린 생산을 줄이도록 할 수 있을 것입니다. 


 다만 실제로 이런 세포안의 컴퓨터가 의학이나 기타 다른 목적으로 사용이 가능할지는 좀 더 두고봐야 알 수 있을 것입니다. 그럴듯한 아이디어라 할지라도 실제 현실에서 적용할 때는 그럴듯 하지 않게 되는 경우도 많기 때문입니다. 하지만 꽤 놀라운 연구 결과임에는 틀림없습니다. 


 스탠포드 대학의 연구진들은 미래 transcriptor 를 이용한 BIL gate 의 연구 활성화를 위해 이 디자인을 누구나 사용할 수 있는 public domain 으로 공개했다고 합니다. 특허로 등록하지 않고 누구나 사용할 수 있게 한 데 대해서 다시 한번 감탄하지 않을 수 없는 일이라고 하겠습니다. 미래는 알 수 없지만 어쩌면 이를 이용한 혁명적인 성과가 앞으로 수십년 이내로 등장할 지도 모르겠습니다. 


 참고 





Journal Reference:

  1. Jerome Bonnet, Peter Yin, Monica E. Ortiz, Pakpoom Subsoontorn, and Drew Endy. Amplifying Genetic Logic Gates. Science, 28 March 2013 DOI:10.1126/science.1232758



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