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화학 / 바이오 / 환경

번호 : 1205	작성자 : master	작성일 : 2012-02-08	조회수 : 2289
제목 : 해양샘플에서 단세포 조직에 대한 유전체를 추출하는데 성공
참고링크 : http://www.nature.com/news/one-genome-from-many-1.9969
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과학자들은 해양샘플에서 단세포 조직에 대한 유전체를 추출하는데 성공했다. 박테리아나 고세균류 (archaea) 그리고 바이러스의 미생물 메타유전체적 DNA 염기서열이 뒤섞인 덩어리에서 과학자들은 신비스러운 유리아케아타 (Euryarchaeota)의 완전한 염기서열을 분석하는데 성공했다. 마침내 과학자들은 실험실에서 배양할 수 없었던 미생물의 유전체까지 염기서열을 분석할 수 있게 되었다. 지금까지 과학자들은 생명체의 염기서열을 분석하는데 있어서 두 가지 주요한 방법을 사용해왔다. 연구자들은 직접 유전체의 염기서열을 분석할 수 있었지만 다룰 수 있는 수준까지 조직을 배양할 수 있어야 했다. 그리고 이러한 수준에 도달하기 위해서는 대부분의 미생물에 대한 분석이 불가능했다. 대안적으로 과학자들은 메타유전체 (metagenomics)로 알려진 기술을 사용할 수 있다. 이것은 환경샘플에서 나타나는 유전적 물질의 다양한 양에서 미생물에 속하는 DNA만을 뽑아 사용하는 것이다. 하지만 이 방법은 생물조직이 단순한 군집의 지배적인 구성원일 경우나 DNA의 청사진으로 사용하기 전에 유전체 염기서열을 분석할 수 있는 가까운 친족관계의 생물체일 경우에만 가능하다. 하지만 최근 ‘사이언스’지에 발표된 논문에서 시애틀의 워싱턴 대학 (University of Washington)의 과학자들은 적절한 컴퓨터 기술을 이용하여 한 샘플의 현탁한 유전물질로부터 심지어는 배양이 되지 않은 조직에서 개별 유전체를 추출할 수 있는 방법을 개발했다. 이번 연구의 공동저자 중에 한 명인 버지니아 암브러스트 (Virginia Armbrust)는 “우리의 접근법은 어떻게 전체적인 미생물군집이 작동하는가에 대한 새로운 창을 열었기 때문에 매우 흥분되는 연구결과이다”고 말했다. 암브러스의 연구팀은 시애틀의 어귀 해양가인 퍼제트 사운드 (Puget Sound)의 해표수의 샘플을 수집했다. 메타유전체학적 방법을 사용하여 연구자들은 이들 세포의 DNA에서 유전체일 가능성이 있는 14가지를 발견했으며 이들 중 두 가지는 완전한 유전체 염기서열을 분석할 수 있다. 이들 유전체 중에서 하나는 지금까지 염기서열이 분석되거나 실험실에서 배양된 적이 없는 해양미생물군인 유리아케아타의 유전체였다. 차세대 염기서열분석 방법을 이용하여 해양의 샘플에서 추출된 엄청난 숫자의 DNA 단편은 완전한 메타유전체를 만들어낼 수 있도록 결합할 수 있었다. 하지만 이 염기서열은 인간의 유전체와 비교할 수 있는 샘플로 개발되었기 때문에 이 방법은 혼합체에서 개별 유전체를 추출할 수 없었다. 개별 유전체를 추출하기 위해서 암브러스의 박사과정 연구원인 본 이버슨 (Vaughn Iverson)은 포틀랜드의 인텔사 (Intel)사의 비디오 압축기술을 디자인한 컴퓨터 과학자로서의 기술을 이 분야에 적용했다. 그는 결합된 메타유전체를 각기 다른 형태의 조직으로 분리될 수 있는 덩어리로 분리할 수 있는 방법을 개발했다. 그리고 그는 샘플 안에서는 희귀하지만 유리아케오타이의 완전한 유전체를 구성할 수 있었다. 그는 이 소프트웨어를 앞으로 6개월 안에 공개할 계획이다. 이것은 본격적으로 크레이그 벤터 (Craig Venter)가 2003년에 글로벌 오션 샘플링 (Global Ocean Sampling) 시도에서 사용된 초기 해양 메타유전체학의 전략과는 다른 방법이다 (Yooseph, S. et al. 2007). 캘리포니아주의 샌디에고에 위치한 제이 크레이크 벤터 연구소 (J. Craig Venter Institute)의 미생물 및 환경 유전체학 디렉터인 케네스 닐슨 (Kenneth Nealson)은 “우리의 조사는 미생물 다양성에 대한 광범위한 모습을 제공하고 세계 해양의 지배 생물에 대해 알려주고 있다. 이번 연구접근법은 배양되지 않은 조직의 염기서열을 추출할 수 있다는 점을 보여주고 있다. 이것은 어떻게 해양에서 제한된 자원을 미생물들이 공유하는지를 알 수 있는 실마리를 제공하고 있다”고 말했다. 이 새로운 도구는 많은 생물학자들이 기다려온 것이다. 캘리포니아 주의 스크립스 해양연구소 (Scripps Institution of Oceanography)의 해양분자생물학자인 에릭 알렌 (Eric Allen)은 이 연구자들은 메타유전체학의 새로운 장을 연 것으로 “이론적으로 모든 미생물의 유전체가 염기서열 분석을 기다리게 되었다”고 말했다. 비록 유리아케오타는 푸제트 사운드의 샘플에 7.5%만을 차지하지만 매우 흥미를 끄는 생물체이다. 암브러스는 “이 생물체는 지금까지 신비로운 미생물그룹에 속한 생물체로 이번 연구는 이 생명체의 생태학적 역할에 실마리를 제공하고 있다”고 말했다. 이 생물체의 유전체는 분화될 단백질이나 지방을 찾는 동안에 입자에 붙어 이동하는 미생물군에 대한 실마리를 갖고 있다. 실제로 이 유전체를 파악했는지 여부는 배양에 따라 확인될 수 있지만 그 가능성도 높아졌다. 그는 “우리는 지금까지 유리아케오타 그룹을 수집해본 적이 없었다. 하지만 우리는 그 유전체와 신진대사에 관한 실마리를 갖고 있다. 이를 통해서 배양을 할 수 있는 마법의 정수를 찾아내는데 도움을 줄 수 있을 것이다”고 말했다. 이버슨은 앞으로 이 생물체의 배양이 가능할 것으로 보고 있다. 그는 “나는 궁극적으로 그 신비를 깰 수 있다고 확신한다”고 말했다. 출처: nature.com