DNA를 '쓴다'는 건 무슨 뜻일까?

Write and read: Harnessing Synthetic DNA Modifications for Nanopore Sequencing

합성 DNA 변형을 나노포어로 읽는 시대

우리는 DNA를 ‘읽는(read)’ 기술에는 익숙합니다. 하지만 이제는 DNA에 정보를 ‘쓰고(write)’ 다시 읽는 기술이 등장하고 있습니다. 오늘 소개할 논문은 이 놀라운 가능성을 제시합니다.

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핵심 요약: 이 논문에서 말하는 건?

• DNA 염기에 인위적으로 화학적 변형(표지)을 붙이고,
• 그것을 나노포어 시퀀싱으로 정밀하게 식별하는 방법을 제안합니다.
• 쉽게 말해, DNA 안에 새로운 종류의 정보나 기능을 "쓰기(write)" 시작하였습니다.

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어떻게 가능한 걸까?

 

1. DNA를 화학적으로 변형 (쓰기)

• 예: 5-하이드록시메틸시토신(5hmC)이라는 염기에 당(glucose)이나 아지드(azide) 같은 작은 화학 태그를 붙입니다.

2. 나노포어 시퀀서로 읽기

• DNA가 나노포어를 통과할 때 전류가 흐르는데, 붙은 화학물질마다 전류의 패턴이 다릅니다.
• 이 전류 데이터를 분석하면 기존 염기뿐 아니라, 변형된 화학 태그까지 식별할 수 있습니다.

3. 기계 학습으로 분석 정확도 향상

• 논문에서는 딥러닝 기반 모델을 사용해 아데닌(A), 메틸화 아데닌(m6A), 아지드 아데닌(N6-N₃-A) 등을 구분해 냅니다.

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사용된 기술 요약

기술	설명
T4 BGT 효소	5hmC에 선택적으로 glucose 결합시킴
Click chemistry	아지드 기반 화학 결합을 통해 추가 태그 부착
Oxford Nanopore Sequencing	전류 신호 기반 시퀀싱 기술
Signal-level 분석	raw signal을 직접 분석해 변형 탐지
Deep learning	염기 간 전류 차이를 학습해 정확도 향상

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실생활 응용 예시

 

1. DNA 데이터 저장

• A, T, G, C만이 아닌 ‘화학 태그’도 저장 단위로 사용 가능
• 더 많은 정보 저장, 영구적 보존 가능성
• 예: 1g의 DNA에 수백 테라바이트 정보 저장 가능

2. 보안 마킹 & 위조 방지

• 명품 가방, 미술품, 의약품 등에 눈에 안 보이는 DNA 보안 태그 삽입
• 해당 태그는 특정 화학 패턴을 가진 DNA 조각
• 정품 여부는 나노포어 시퀀서로 해당 태그를 읽어 판단
• 복제 거의 불가능, 진위 인증에 매우 강력

3. 스마트 진단 센서

• 바이러스나 독성물질이 있을 때, DNA가 화학적으로 변형되도록 설계
• 나노포어로 읽으면 감염 여부, 농도 등을 빠르게 파악 가능
• 예: 바이오센서 표면에 부착된 DNA가 감염 반응에 따라 '변형'되고 이를 감지

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이 기술이 왜 중요한가요?

기존 시퀀싱은 '누가 들어 있냐'를 말해줬다면, 이제는 '무엇이 어떻게 변형되었는지'까지 읽을 수 있습니다.

즉, DNA가 유전자 코드 → 정보 저장소 → 반응성 센서 → 보안 인증 도구로 진화하고 있다는 의미입니다.

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