대사체 신호 기반의 cAMP-PKA 경로를 이용한 광유전학적 유전자 발현 제어 회로 설계

본 회로는 세포 내 대사체 신호, 특히 cAMP 수준 변화를 이용하여 외부 빛 자극(광유전학)에 의해 유전자 발현을 정밀하게 제어하도록 설계된 합성생물학 시스템이다.

회로 구성 원리

• 외부 빛 자극은 특정 광유전학적 스위치를 활성화시켜 cAMP 생성 또는 분해를 유도한다.
• 증가된 cAMP는 PKA(Protein Kinase A)를 활성화시키며, 이는 목표 유전자의 프로모터에 결합하여 전사를 촉진하거나 억제한다.

이 시스템은 대사체 신호와 빛 자극이라는 두 가지 독립적인 입력 신호를 통합하여 원하는 시간적/공간적 유전자 발현 패턴을 구현할 수 있게 한다. 이를 통해 정밀의료 분야에서 세포 기능을 외부 환경에 맞게 조절하는 데 응용될 잠재력이 있다. 관련 연구 분야로는 신호전달, 합성생물학, 대사체학 등이 있다.