[Cre-loxP] 6편 : Cre-loxP의 확장 기술 – 다중 재조합과 Flp-FRT 시스템의 활용법

 

 

 

Cre-loxP 시스템은 단순히 유전자를 '켰다 껐다' 하는 수준을 넘어서, 이제는 복잡한 유전자 편집, 세포 추적, 단계적 재조합까지 가능하게 해주는 고급 기술로 진화했어요. 이번 글에서는 그런 응용 전략을 자세히 설명해볼게요.

 

돌연변이형 loxP 시퀀스로 다중 재조합 제어하기

 

 

 

일반적인 실험에서 loxP 시퀀스는 한 종류만 사용되기 때문에, 두 개 이상의 loxP가 존재할 경우 어떤 것끼리 재조합될지 정확하게 제어하기 어려워요. 이때 사용되는 것이 바로 mutant loxP variants예요.

 

 

대표적인 돌연변이형 loxP에는 다음이 있어요

 

 

lox2272

loxN

lox511

 

 

이들 변형체는 각각 자기와 동일한 lox끼리만 재조합되기 때문에, 하나의 세포 안에서도 다양한 유전자 편집 이벤트를 독립적으로 조절할 수 있어요.

 

예를 들어,

loxP와 lox2272를 각각 다른 유전자의 양쪽에 배치하면

하나의 Cre 단백질이 두 종류의 재조합을 독립적으로 수행하게 되죠.

 

 

이 기술은 특히 이중 knock-in/knockout, 혹은 조건부 활성화+조건부 억제 실험을 동시에 진행할 때 매우 유용해요.

 

 

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Flp-FRT 시스템: 또 하나의 정밀 유전자 가위

 

 

 

Flp-FRT 시스템은 Cre-loxP와 매우 유사한 다른 재조합 시스템이에요.

Flp recombinase는 효모(Saccharomyces cerevisiae) 유래의 단백질이고

FRT(Flippase Recognition Target) 시퀀스는 Cre의 loxP에 해당돼요.

 

 

이 시스템은 Cre-loxP와 병행 사용이 가능해요. 그래서 실험자가 서로 간섭 없이 2가지 유전자 편집을 동시에 수행할 수 있죠. 대표적인 활용 예시로는

Cre를 사용하여 유전자를 조건부로 제거하고

Flp를 이용해 reporter 발현 유전자를 선택적으로 켜거나 끄는 방식이 있어요.

 

 

또한 Flp도 loxP와 마찬가지로 mutant FRT 시퀀스(F3, F5 등)가 존재해서, 다중 제어에도 확장 가능하다는 장점이 있어요.

 

 

Cre-loxP + Flp-FRT 조합의 예시

 

복잡한 마우스 모델을 만들고 싶을 때, 이 두 시스템을 조합하면 아래와 같은 시나리오도 가능해요

loxP-STOP-loxP-Gene1: Cre 발현 시 Gene1이 발현됨

FRT-Gene2-FRT: Flp 발현 시 Gene2가 제거됨

Cre와 Flp를 각각 조직 특이적/유도성 프로모터로 조절
→ 특정 세포에서만 Gene1을 켜고, Gene2를 끄는 정밀 제어 가능!

이러한 조합은 종양 모델, 면역세포 추적, 신경세포 표지 등에서 매우 유용하게 쓰이고 있어요.

 

CRISPR와의 병용 전략

이제는 Cre-loxP와 Flp-FRT 기술을 CRISPR 시스템과 함께 사용하는 연구도 증가하고 있어요. 예를 들어

CRISPR로 knock-in한 loxP 엘리먼트를 이용해

이후 Cre로 해당 유전자 발현을 시간·공간적으로 조절하는 방식이에요.

 

이처럼 Cre-loxP는 고전적인 기술이지만 아직도 활발히 응용되고 있고, 다른 시스템과 결합하면서 더욱 강력한 유전자 조작 플랫폼으로 거듭나고 있어요.

 

Cre-loxP 시스템을 처음 접했을 땐 단순히 '유전자 삭제'에만 초점이 맞춰지기 쉽지만, 지금은 이렇게 다양한 변형과 조합 전략을 통해 고차원적 생명과학 실험이 가능해요.