유전자 전달은 유전자 치료부터 유전자 편집, 암 치료, 줄기세포 연구에 이르기까지 다양한 생의학 과학 분야에서 활용되는 핵심 기술이다. 본 연구에서는 α-시누클레인(αS)의 고유하게 무질서한 단백질을 이용한 유전자 전달 시스템을 소개하고자 한다. 이 단백질은 원래의 무작위 구조를 α-헬릭스로 전환함으로써 지질 막과 상호작용하는 것이 확인되었다. 헬릭스 다발 형성은 막 전달을 위한 세포관통 펩타이드의 특징이므로, C-말단에서 티로신을 시스테인으로 치환한 다수의 αS(Y136C)를 염기성 N-말단이 바깥으로 노출되도록 특정 방향으로 골드 나노입자(AuNPs)에 공유결합으로 부착하였다. 그 결과 얻어진 αS(Y136C)-AuNP 접합체는 강화 녹색 형광 단백질(EGFP) 유전자를 접합체와 함께 세포에 전달했을 때, 세포독성을 유발하지 않으면서도 신속한 유전자 발현을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 엔도사이토시스와 유사분열에 대한 억제 연구에 근거하여, αS(Y136C)-AuNP/DNA 복합체는 엔도좀 경로와 비엔도좀 경로 모두를 통한 세포 내 수송 경로를 이용하는 것으로 입증되었다. 핵으로의 DNA 전달은 세포분열과 무관하였다. αS(Y136C)-AuNP에 의한 비손상성의 신속한 DNA 형질전환은 과립자임 A(granzyme A) 유전자의 성공적인 전달로 이어졌으며, 이는 세포의 파이롭토시스(pyroptosis)를 유발하였다. 항체 고정화 및 DNA를 RNA, 단백질, 비생물학적 융합 물질을 포함한 생물학적 초구조로 대체하는 등 αS(Y136C)-AuNP/DNA 복합체의 개질은, 향후 생명공학의 다양한 분야에 해당 세포 내 전달 시스템을 적용할 수 있게 해줄 것이다.

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