국내 연구진이 신종 독도 미생물 10종에 대해 유전체 정보 등록을 마쳤다. 독도의 날은 고종 황제가 독도를 울릉도의 부속 섬으로 공표한 대한제국 칙령 제41호 제정일(1900년 10월 25일)을 기리는 날이다.
24일 김지현 연세대 시스템생물학과 교수(농림축산식품부 미생물유전체전략연구사업단장) 연구팀에 따르면 '독도 한국', '독도 동해' 등 신종 독도 미생물 10종의 유전체 서열을 모두 해독하고 정보를 해석해 공공 유전정보 데이터베이스에 등록했다.
이들 미생물은 모두 독도의 토양과 근처 바닷물에서 분리한 것으로, 이름에 '독도'나 '동해'가 들어가 있다. 이번 유전체 등록으로 우리 땅 '독도'와 우리 바다 '동해'를 세계 과학계에 널리 알리는 계기를 또 한 번 마련한 것이다.
아울러 연구팀은 이들의 유전체를 분석하면서 산업적으로 이용할 수 있는 효소와 생체분자를 만드는 유전자도 여럿 찾아냈다. 이 연구는 연세대 권순경 연구교수와 곽민정 박사가 주도했다.
지난 2005년부터 윤정훈 성균관대 교수, 오태광 한국생명공학연구원 박사, 이정현 한국해양연구원 박사, 성치남 순천대 교수, 김사열 경북대 교수, 이향범 전남대 교수 등이 독도에서 박테리아, 곰팡이 등 다양한 미생물을 찾아 생리·화학적 특성을 분석하고 과학적으로 분류해왔다.
우선 독도 '앞바다'에서 찾은 신종 미생물로는 ▲ 독도니아 동핸시스(Dokdonia donghaensis·독도 동해), ▲ 마리박터 독도넨시스(Maribacter dokdonensis), ▲ 설피토박터 동히콜라(Sulfitobacter donghicola), ▲ 포르파이로박터 독도넨시스(Porphyrobacter dokdonensis), ▲ 폴라리박터 독도넨시스(Polaribacter dokdonensis) 등 다섯 종의 유전체 정보를 분석해 등록했다.
이중 '독도 동해'의 유전체 정보는 이 세균을 비롯해 빛을 이용해 사는 다른 세균의 에너지 대사를 이해하고, 이들이 해양생태계에 미치는 영향을 연구하는데 참조 유전체로 널리 활용될 수 있다.
'독도 동해'를 포함한 해양미생물 2종에서는 비타민A의 재료인 '레티날'(retinal)을 만드는 유용한 유전자와 수소이온을 세포 밖으로 퍼내는 '기능성' 단백질인 '프로테오로돕신'(proteorhodopsin)을 만드는 유전자가 발견됐다.
독도 바다에 사는 갈조류 생물인 감태의 헛뿌리에서 찾은 ▲ 크로세이탈레아 독도넨시스(Croceitalea dokdonensis)의 유전체도 이번에 등록됐다. 연구를 진행한 권순경 박사는 "이 세균은 '동해 독도'와 유사하게 프로테오로돕신 유전자를 가지고 있을 뿐 아니라 소듐이온만 골라서 세포 밖으로 퍼내는 펌프 단백질을 만드는 유전자도 함께 가지고 있다"고 설명했다.
아울러 연구진은 독도의 토양에서 발견된 신종 세균인 ▲ 독도넬라 코리엔시스(Dokdonella koreensis; 독도 한국), ▲ 라이소박터 독도넨시스(Lysobacter dokdonensis), ▲ 아이솝테리콜라 독도넨시스(Isoptericola dokdonensis)의 유전체를 해독하고 정보를 분석했다. 또 해변 모래에서 분리된 ▲ 노카르디오이데스 독도넨시스(Nocardioides dokdonensis)의 유전체 분석도 마쳤다.
김지현 교수는 "이 연구는 우리 연구실의 '독도 탐사 프로젝트'의 하나로, 독도를 사랑하는 여러 사람이 한마음으로 참여해 순조롭게 진행될 수 있었다"며 "이번 성과가 미생물학, 유전체학, 생태학, 광생물학 분야의 기초연구와 광유전학과 같은 응용기술 개발에 기여하기를 기대한다"고 밝혔다.
그는 또 "이 연구를 계기로 독도와 동해의 생명자원에 대한 조사와 메타유전체(자연에 존재하는 미생물의 유전체 전체) 분석 등을 통한 유전자원 발굴이 체계적으로 이루어지기를 희망한다"고 덧붙였다.
김 교수팀은 지난 2013년에 '동해 독도'의 유전체를 해독하고 소듐을 퍼내는 새로운 로돕신 유전자를 처음 찾아내 국제학술지 '유전체 생물학 및 진화(Genome Biology and Evolution)'에 표지 논문으로 발표하기도 했다.
이번 연구는 미래창조과학부 중견연구자지원사업(도약연구)과 원천기술개발사업(포스트게놈 다부처 유전체사업)의 지원으로 수행했다. 연구진은 10종 중 5종의 유전체 연구 결과를 국제학술지에 공개하고, 나머지 5종에 대한 연구 결과도 전문학술지에 발표할 예정이다.
독도 토양과 근처 바닷물, 감태에서 분리한 미생물의 유전체 지도.
최근 유전체 정보를 새로 등록한 독도 미생물 10종의 유전체 지도와 2013년 논문으로 발표한 '동해 독도'의 유전체 지도.
◇ 유전체 정보를 새로 등록한 독도 미생물 10종
※ 자료 : 연세대 제공
[연합뉴스 2016.10.24]
독도본부 2016.11.04 www.dokdocenter.org
