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미생물이야기 국내 연구진이 대장균 BL21(DE3)와 REL606의 유전체 염기서열을 완전히 해독했다.
2013-08-05 16:17:03
이엠생명과학연구원

대장균 BL21(DE3)와 REL606의 유전체 지도

 

 

 

국내 연구진이 대장균 BL21(DE3)와 REL606의 유전체 염기서열을 완전히 해독했다.

14일 교육과학기술부는 대장균(Escherichia coli) BL21(DE3)와 REL606 유전체  두 종에 대한 유전체 염기서열을 완전히 해독해 정보를 분석함으로써 이들의 산업적, 학문적 응용을 위한 청사진을 마련했다고 발표했다.

이번 연구는 교과부 21C 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업의 지원 아래 미생물유전체정보기지 연구책임자인 한국생명공학연구원 바이오시스템연구본부의 김지현 박사팀에서 수행했다. 김 박사팀이 주도한 이번 연구에는 미국 및 프랑스 연구팀이 참여해 국제컨소시엄으로 진행됐다.

연구팀은 전통적인 생거(Sanger) 방식과 차세대로 분류되는 님블젠(NimbleGen)과 파이로시퀀싱(pyrosequencing) 방법을 모두 동원해, 원형의 단일 염색체로 이뤄져있고 크기는 각각 4,557,508 염기쌍과 4,629,812 염기쌍인(유전자 숫자는 각각 4,157개와 4,205개) BL21(DE3)와 REL606의 유전체 서열을 확보했다.

약 50년 전 공통조상인 B균주에서 갈라져 나온 두 균주의 유전체 서열을 정밀 비교분석한 결과, 여러 번의 단일 콜로니 분리와 자외선 및 화학물질에 의한 돌연변이, 박테리오파지와 삽입서열(insertion sequence)에 의한 삽입과 결실의 흔적이 염색체 상에 고스란히 남아 있었다.

대장균 B와 또 다른 대장균인 K-12 비교연구에서는 유전체의 크기와 유전자의 배열이 비슷하고 염기서열도 전체의 92%에 이르는 영역에 대해 99% 이상 동일한 것으로 나타났다. 이는 사람과 침팬지의 차이와 유사하다.

그러나 B와 K-12 사이에는 삽입서열이나 프로파지와 같은 이동성 유전인자의 종류나 분포 및 조성에서 큰 차이를 보였다.

특히 B에서는 삽입서열 간의 재조합 때문에 염색체 상에서 4만1천 염기쌍이나 되는 큰 결실이 발생해 운동성 관련 유전자 등이 없어졌음을 확인했다.

32종에 이르는 병원성 또는 비병원성 대장균과 이질균의 유전체를 모두 상호비교하고 수학적 모델을 사용한 결과, 이들이 공통적으로 갖고 있는 코아지놈은 약 1,730개의 유전자인 반면 균주 특이적인 유전자들까지 모두 포함한 팬지놈 유전자는 1만개를 넘을 것으로 추정했다.

BL21(DE3)는 다양한 산업 및 의약용 유용단백질과 효소를 대량 생산하기 위한 세포공장(cell factory) 등 합성생물학 관련 기술에 널리 쓰이는 균주이고, REL606는 장기간의 진화실험을 통한 환경 적응과 유전자 변이를 비교하는 연구의 모델로 사용돼왔다.

김지현 박사는 “이번 연구를 통해 대장균 2종의 유전체 지도를 확보함으로써 향후 비교유전체, 진화 연구뿐만 아니라 대사 네트워크 예측과 분석 및 단백질 생산 세포공장 균주의 고효율화 등 시스템·합성생물학 융합 분야의 학술적, 산업적 응용을 위한 발판을 마련했다”고 설명했다.

 

출저:http://www.medical-tribune.co.kr/




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