환경부 소속 국립환경과학원(원장 금한승)은 낙동강에서 녹조를 유발하는 유해남조류의 전장유전체* 유전정보를 국내 최초로 분석(whole genome sequencing)에 성공하여 관련 유전정보를 미국 국립생물공학정보센터(NCBI)에 최근 등록했다고 밝혔다.
* 생물이 가진 유전자의 전체 지도로서, 크게 특정 형질로 생성되는 구간(부분 유전자 서열; partial CDS)과 생성을 조절하는 구간(비번역 영역; UTR)으로 구분
유해남조류는 환경부에서 상수원수의 안전성(조류경보제 대상)을 확보하기 위해 지정한 남조류 4속*을 의미하며, 이들 남조류가 대량으로 늘어나면 독소물질(마이크로시스틴 등)이 나온다.
* 마이크로시스티스, 아나베나, 아파니조메논, 오실라토리아 속
국립환경과학원 낙동강물환경연구소는 2015년부터 최근까지 낙동강 전역에서 유해남조류 29종을 확보하여, 이들 중 낙동강에서 가장 빈번하게 출현하는 6종의 전장유전체 정보를 밝혀냈으며, 6종* 중 4종**의 전장유전체 정보는 지난 10월 말에 공개됐다.
* 아파니조메논 1종, 돌리코스퍼멈 1종(옛 명칭: 아나베나), 마이크로시스티스 2종, 쿠스피도쓰릭스 1종(옛 명칭: 아파니조메논), 플랑크토쓰릭스 1종(옛 명칭: 오실라토리아)
** 아파니조메논 1종, 마이크로시스티스 2종, 플랑크토쓰릭스 1종(옛 명칭: 오실라토리아)
나머지 2종*의 전장유전체에 대한 정보도 11월 말에 공개될 예정이며, 공개된 정보는 미국 국립생물공학정보센터에서 확인할 수 있다.
* 돌리코스퍼멈 1종(옛 명칭: 아나베나), 쿠스피도쓰릭스 1종(옛 명칭: 아파니조메논)
그동안 연구진은 짧은 구간의 부분 유전자 서열(partial CDS)을 통해 특정 형질의 유전자 존재 여부만을 확인했으나, 이번 전장유전체 분석을 통해 녹조를 일으키는 유전자 전체 종류와 기능을 밝혔으며, 이를 통해 생리 생태적 형질 발현의 조절에 대한 전 과정을 파악할 수 있는 기반을 마련했다.
박지형 국립환경과학원 낙동강물환경연구소장은 “이번에 공개한 전장유전체 정보를 활용하여 낙동강에서 녹조로 인한 독소, 냄새물질 발생 가능성을 예측하거나, 유전자 변이를 통한 녹조 발생 기원 추적 등을 통해 녹조 발생 기작(메커니즘)을 유전자 수준에서 규명할 수 있게 되었다”라며, “아울러 남조류가 생산하는 유용 물질(색소 등)의 탐색까지 다양한 기술 개발에도 활용될 수 있다”라고 밝혔다.
붙임 1. 유해남조류 전장유전체 관련 정보.
2. 전문용어.
3. 질의응답. 끝.
붙임 1 | | 유해남조류 전장유전체 관련 정보 |
□ 유해남조류 6종에 대한 배양주 정보
순번 | 배양주번호 | 학명 | 분리장소 | 분리일자 | NCBI 등록번호 (Accession no.) |
1 | NRERC-008 | Aphanizomenon flos-aquae | 강정고령보 | `16.11.26. | SAMN37319737 |
2 | NRERC-101 | Dolichospermum planctonicum* | 강정고령 | `17.5.29. | 11월 말 공개예정 |
3 | NRERC-214 | Microcystis aeruginosa | 상주보 | `18.9.18. | SAMN37320142 |
4 | NRERC-220 | Microcystis wesenbergii | 구미보 | `21.8.9. | SAMN37180479 |
5 | NRERC-654 | Cuspidothrix issatschenkoi** | 낙단보 | `19.6.21. | 11월 말 공개예정 |
6 | NRERC-751 | Planktothrix agardhii*** | 칠서 | `20.12.8. | SAMN37321090 |
※ 옛 명칭: * 아나베나 / ** 아파니조메논 / *** 오실라토리아
□ 국립생물공학정보센터(NCBI) 등록 결과
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붙임 2 | | 전문용어 |
□ NCBI(국립생물공학정보센터, National Center for Biotechnology Information): 전 세계적으로 생물학, 유전학, 의학 분야에서 데이터를 수집·제공하고 있으며, 이곳에서 운영하는 유전자은행(GenBank)은 유전자 서열, 단백질, 유전체 정보 분야에 대한 가장 중요하고 영향력 있는 데이터베이스 플랫폼
□ 전장유전체(whole genome): 특정 생물의 유전정보가 포함된 DNA 염기서열의 전체로서, 구조적으로 단백질을 암호화하는 유전자 서열(CDS, coding sequence)과 이들 유전자 사이에 존재하는 비암호화 서열(non-coding sequence)로 구성
□ 배양주(strain): 자연조건에 존재하는 단일 세포를 순수하게 분리·배양한 상태로서, 동질의 유전적 특징을 갖는 세포들의 집단
□ 부분 유전자 서열(partial coding sequence): 유전체에서 특정 단백질(형질)의 구성 정보를 가지고 있는 DNA 염기서열의 일부 구간, 부분 유전자 서열은 특정 단백질(형질)이 발현될 가능성이 있음을 의미
□ 발현(expression): 유전정보(DNA)가 전사 및 번역을 거쳐, 단백질을 형성하는 과정
□ 비번역 영역(UTR, untranslated region): 부분 유전자 서열(partial coding sequence) 양쪽에 위치하여, 부분 유전자 서열의 발현 여부를 결정하는 역할
붙임 3 | | 질의응답 |
1. 1. 동일한 종을 여러 개의 균주로 확보한 이유는? |
ㅇ 하나의 종(species) 안에는 유전적 특징이 다양한 여러 종류의 균주(strain)가 존재함. 대표적으로 안동호에서 출현한 유해남조류와 진양호에서 출현한 유해남조류는 유전적 특징이 다를 수 있음. 이러한 공간 분포에 따른 유전적 특징의 차이를 고려하기 위하여, 낙동강 내 다양한 서식지에서 동일한 종을 여러 개 균주로 구분하여 확보하였음.
2. 2.전장유전체 분석의 의의는? |
ㅇ DNA 염기서열은 크게 단백질을 암호화하는 유전자 서열(CDS, coding sequence)과 이들 유전자 사이에 존재하는 비암호화 서열(non-coding sequence)로 구분됨. 부분 유전자 서열(partial CDS)은 비번역 구간(UnTranslated Region, UTR)을 제외한, 단백질 구성정보(형질의 존재)가 포함된 구간만을 의미함. 따라서 부분 유전자서열(partial CDS)로는 형질의 존재 여부를 알 수 있을 뿐, 형질의 발현 여부를 알 수 없음. 특히 비번역 구간(UnTranslated Region, UTR)에서 발생하는 유전적 변이를 확인할 수 없기 때문에 유전체에서 시작되는 모든 대사활동을 검증하기 위해서는 전장유전체 정보가 필요함.
