Lesson 3 of 20

자르지 않고 끈다 — CRISPRi

Gilbert LA, et al. Cell 154:442-451 (2013) · dCas9

이 스크린은 유전자를 자르지 않았습니다. 눌러서 껐습니다. 그 차이가 결과 해석을 바꿉니다.

CRISPR 녹아웃 (KO)

DNA 를 자릅니다
수선이 어긋나 유전자가 망가짐
세포마다 결과가 조금씩 다름
되돌릴 수 없음

CRISPR 간섭 (CRISPRi)

DNA 를 그대로 둡니다
시작 자리에 덮개를 씌워 읽기를 막음
세포마다 고르게 눌림
정도를 조절할 수 있음

High school자르지 않고 끈다

CRISPR 하면 대개 DNA를 자르는 것을 떠올립니다. 그런데 이 스크린은 자르지 않아요.

	CRISPR 녹아웃	CRISPRi (억제)
Cas9	정상 — 자름	dCas9 — 자르는 기능이 죽음
DNA	잘리고 수선됨 — 서열 변함	그대로
효과	유전자가 영구히 망가짐	전사가 막힘 — 발현이 줄어듦
정도	완전 (또는 아무것도 아님)	부분적 — 보통 70~90% 감소

dCas9 = "가위 날을 뺀 가위" — 자리는 찾아가되 자르지 않고 거기 눌러앉습니다.

신약개발에서 CRISPRi 를 쓰는 이유가 여기 있습니다. 약이 하는 일과 더 닮았기 때문입니다.

💊

약

단백질은 그대로 있고 기능만 일부 막습니다. 용량으로 조절합니다

🔇

CRISPRi

유전자는 그대로 있고 발현만 일부 낮춥니다. 비슷합니다

✂️

녹아웃

단백질이 통째로 사라집니다. 약으로는 거의 못 만드는 상태입니다

/wrn 17강에서 본 것과 같은 이야기입니다 — 끄는 것과 막는 것은 다릅니다. CRISPRi 는 그 둘 사이 어딘가에 있고, 약 쪽에 조금 더 가깝습니다.

High school눌러앉으면 왜 유전자가 꺼지나

유전자를 읽으려면 RNA 중합효소가 프로모터에서 출발해 DNA를 따라 달려야 합니다. dCas9이 그 출발점 근처에 앉아 있으면 길이 막혀요.

그리고 대개 dCas9에 억제 도메인(KRAB 등)을 붙입니다. 이러면 단순히 길을 막는 데 그치지 않고, 그 부위 크로마틴을 닫힌 상태로 만들어 더 확실히 꺼집니다.

구성	효과
dCas9만	물리적 방해 — 억제가 약함
dCas9-KRAB	크로마틴을 닫음 — 억제가 강하고 지속적

`ontarget_effect` 가 그 표적 자신이 얼마나 눌렸는지입니다. 음수일수록 잘 눌린 것입니다.

Python Runs in your browser

# 녹다운이 실제로 걸렸는지는 자료에 숫자로 남아 있습니다.
import pseq

for g in ["WRN", "LAT", "CD3E", "ENPP1"]:
    r = pseq.perturb(g)
    d = r["conditions"]["Stim8hr"]
    print(g.ljust(7),
          "녹다운 세기", str(round(d["ontarget_effect"], 1)).rjust(7),
          "· 유의?", "예" if d["ontarget_significant"] else "아니오")

High school자르지 않는 것이 왜 나은가

녹아웃의 문제	CRISPRi에서는
DNA 손상 반응이 켜짐 — 그 자체가 세포를 흔듦	없음
수선 결과가 세포마다 다름 (일부는 멀쩡)	고르게 억제
필수 유전자를 끄면 세포가 바로 죽음	부분 억제라 관찰 가능
되돌릴 수 없음	가역적

그리고 약과 더 닮았습니다 — 약도 표적을 완전히 없애지 않고 부분적으로 누릅니다.

마지막 줄이 표적 발굴에서 중요합니다. 유전자를 완전히 없앤 결과보다, 70% 눌렀을 때의 결과가 실제 약의 상황에 가까워요.

High school부분 억제의 대가 — 얼마나 껐는지 확인해야 한다

완전히 끄는 게 아니니, "이 세포에서 이 유전자가 얼마나 눌렸나"가 세포마다 다를 수 있습니다.

가능한 상황	결과 해석
90% 눌림	변화가 없으면 → 정말 필요 없는 유전자
20%만 눌림	변화가 없어도 → 덜 껐을 뿐일 수 있음
원래 발현이 0	누를 것이 없음 → 아무 일도 안 남

그래서 결과를 읽기 전에 표적 자신이 얼마나 눌렸는지를 먼저 봐야 합니다.

11강에서 이 습관을 제대로 들입니다. ontarget_effect라는 값이 그 확인용이에요. 이걸 안 보고 "변화 없음 = 중요하지 않음"이라고 결론 내리는 것이 18강의 함정 중 하나입니다.

🤔 Check yourself

CRISPRi 가 녹아웃과 다른 점으로 맞는 것은?

🤔 Check yourself

어떤 표적을 껐는데 아무 변화가 없었습니다. CRISPRi 자료에서 가장 먼저 확인해야 할 것은?