4만 세대 '생명체 진화의
비밀', 실험으로 밝히다 김지현 생명연 박사팀 주도적 성과…네이처 아티클 논문 게재 '유전체 진화 경로 규명으로 생명 진화연구 신기원
마련'
▲ 김지현 생명연 바이오시스템연구본부 박사. ⓒ2009 HelloDD.com
이론학문에 머물렀던 생명체 진화 연구가
국내 연구진에 의해 실험학문으로 발돋움하게 됐다. 다윈 탄생 200주년·'종의 기원' 출판 150주년 만이다. 대장균 4만 세대의 유전체 진화
과정을, 이론이 아닌 실험을 통해 세계에서 처음으로 밝혀냈다.
김지현 한국생명공학연구원 바이오시스템연구본부 박사팀은 미국
미시간주립대학교 렌스키(Richard E. Lenski) 교수와 프랑스 조셉푸리에대학교 슈나이더(Dominique Schneider) 교수와
공동으로 생명체 진화 과정과 함께 환경적응 상관관계를 규명, 진화 연구의 새로운 전기를 마련했다고 19일 밝혔다.
이번 연구결과는
세계적 학술지 네이처誌 아티클(Article) 논문으로 게재돼 그 성과가 더욱 주목받고 있다. 우리나라에서 네이처誌의 아티클 논문급으로 소개된
경우는 손가락에 꼽을 정도로 극히 드물다. 연구소 내에서는 올해 최고의 연구성과로 치켜세우고 있다.
이번 연구성과로 인해 진화
이론을 설명하는 새로운 가설이 필요하게 됐으며, 산업적으로도 다양한 분야에 기반기술로 발전시킬 수 있어 과학기술계에 이목이 집중되고
있다.
생명체 진화는 장기간에 걸쳐 점진적으로 일어나는 현상으로 그 과정을 직접 관찰하는 것이 불가능하다. 그러나 김 박사팀은
실험실에서 빠른 속도로 증식하는 대장균을 사용하면 여러 세대에 거쳐 일어나는 진화 과정의 실시간 추적이 가능할 것으로 판단, 10년 가까이 관련
실험을 전개했다.
대장균 조상 균주와 후손 균주의 직접적인 포도당 경쟁을 통해 환경 적응도를 정량적으로 비교하는 실험을 4만
세대에 거쳐 진행했다. 인류의 역사가 통틀어 약 8000세대에 불과한데, 대장균을 통해 5배에 해당하는 세대별 진화 과정을 추적하고 분석한
것이다.
렌스키 연구팀과 슈나이더 교수팀은 공동으로 장기간 배양에 의한 진화 실험과 세대별 적응도 분석을 수행했다. 김
박사팀에서는 대용량 유전체 염기서열 해독을 통한 돌연변이 서열의 분석 연구를 담당했다. 약 20년에 걸친 장기간 진화실험 과정에서 유전체
돌연변이 양상의 수만 세대를 추적한 것은 이번 연구가 세계적으로 유일하다.
]
연구 결과 환경 조건이 일정하게 유지되는 조건이라 하더라도 유전체 변이 속도와 환경적응도 간 상관관계는 일정하지 않음이 처음으로 입증됐다. 또
단백질로 만들어지는 부위에 발생한 돌연변이는 모두 아미노산 서열이 바뀌는 종류의 것이었으며, 대부분 돌연변이가 개체에 유익한 것으로
확인됐다.
연구팀에 따르면 대장균의 진화는 2만 세대까지 시간에 비례해 돌연변이 수가 일정하게 증가했으나, 환경에 대한 적응도는
진화초기인 약 2000세대까지만 급격히 증가했다가 이후에는 돌연변이 증가폭이 점차 감소했다. 2만 세대에서는 증가 추이가 미미했다. 그러나 4만
세대에서는 돌연변이 발생이 폭증했다. 연구팀은 이에 대해 2만5600세대 경에 특정 유전자에 돌연변이가 발생, 염기서열 복제의 오류가
정상세포보다 크게 증대된 데에 기인한 것으로 추측했다.
김 박사는 이번 연구결과에 대해 '생명체 진화 메커니즘을 밝히려는 노력에
기여하게 돼 뜻깊게 생각한다'며 '진화 개념을 응용하면 산업적으로 바이오합성 균주 시스템 최적화 등을 도모할 수 있다'고
전망했다.
유전체 해독·변이 확인 과정에서 큰 기여를 한 유동수 생명연 연구원(논문 공동 제1저자)은 '대장균이 시간에 따른 변이와
함께 나타나는 환경 적응을 통합적으로 분석할 수 있는 모델로서 매우 중요한 균주임을 확인할 수 있었다'고 말했다.
오태광
미생물유전체프론티어사업단장은 '이번 연구는 생명현상에 근본적인 안정성을 예측하는 기초적인 연구성과이지만, 이 현상을 이용하면 획기적인 생산
방법도 가능하므로 산업적 응용에도 크게 기여할 수 있다'고 평가했다.
한편 이번 연구는 교육과학기술부 21C 프론티어
미생물유전체활용기술개발사업의 지원을 받아 추진됐다.
<대덕넷 김요셉 기자> joesmy@hellodd.com
2009년 10월 19일
진화의증거 대장균 4만세대 실험
2009/10/19 11:23
http://blog.naver.com/ddi2009/20091606574
4만 세대 '생명체 진화의 비밀', 실험으로 밝히다김지현 생명연 박사팀 주도적 성과…네이처 아티클 논문 게재
'유전체 진화 경로 규명으로 생명 진화연구 신기원 마련'
ⓒ2009 HelloDD.com 이론학문에 머물렀던 생명체 진화 연구가 국내 연구진에 의해 실험학문으로 발돋움하게 됐다. 다윈 탄생 200주년·'종의 기원' 출판 150주년 만이다. 대장균 4만 세대의 유전체 진화 과정을, 이론이 아닌 실험을 통해 세계에서 처음으로 밝혀냈다.
김지현 한국생명공학연구원 바이오시스템연구본부 박사팀은 미국 미시간주립대학교 렌스키(Richard E. Lenski) 교수와 프랑스 조셉푸리에대학교 슈나이더(Dominique Schneider) 교수와 공동으로 생명체 진화 과정과 함께 환경적응 상관관계를 규명, 진화 연구의 새로운 전기를 마련했다고 19일 밝혔다.
이번 연구결과는 세계적 학술지 네이처誌 아티클(Article) 논문으로 게재돼 그 성과가 더욱 주목받고 있다. 우리나라에서 네이처誌의 아티클 논문급으로 소개된 경우는 손가락에 꼽을 정도로 극히 드물다. 연구소 내에서는 올해 최고의 연구성과로 치켜세우고 있다.
이번 연구성과로 인해 진화 이론을 설명하는 새로운 가설이 필요하게 됐으며, 산업적으로도 다양한 분야에 기반기술로 발전시킬 수 있어 과학기술계에 이목이 집중되고 있다.
생명체 진화는 장기간에 걸쳐 점진적으로 일어나는 현상으로 그 과정을 직접 관찰하는 것이 불가능하다. 그러나 김 박사팀은 실험실에서 빠른 속도로 증식하는 대장균을 사용하면 여러 세대에 거쳐 일어나는 진화 과정의 실시간 추적이 가능할 것으로 판단, 10년 가까이 관련 실험을 전개했다.
대장균 조상 균주와 후손 균주의 직접적인 포도당 경쟁을 통해 환경 적응도를 정량적으로 비교하는 실험을 4만 세대에 거쳐 진행했다. 인류의 역사가 통틀어 약 8000세대에 불과한데, 대장균을 통해 5배에 해당하는 세대별 진화 과정을 추적하고 분석한 것이다.
렌스키 연구팀과 슈나이더 교수팀은 공동으로 장기간 배양에 의한 진화 실험과 세대별 적응도 분석을 수행했다. 김 박사팀에서는 대용량 유전체 염기서열 해독을 통한 돌연변이 서열의 분석 연구를 담당했다. 약 20년에 걸친 장기간 진화실험 과정에서 유전체 돌연변이 양상의 수만 세대를 추적한 것은 이번 연구가 세계적으로 유일하다.
]
연구 결과 환경 조건이 일정하게 유지되는 조건이라 하더라도 유전체 변이 속도와 환경적응도 간 상관관계는 일정하지 않음이 처음으로 입증됐다. 또 단백질로 만들어지는 부위에 발생한 돌연변이는 모두 아미노산 서열이 바뀌는 종류의 것이었으며, 대부분 돌연변이가 개체에 유익한 것으로 확인됐다.
연구팀에 따르면 대장균의 진화는 2만 세대까지 시간에 비례해 돌연변이 수가 일정하게 증가했으나, 환경에 대한 적응도는 진화초기인 약 2000세대까지만 급격히 증가했다가 이후에는 돌연변이 증가폭이 점차 감소했다. 2만 세대에서는 증가 추이가 미미했다. 그러나 4만 세대에서는 돌연변이 발생이 폭증했다. 연구팀은 이에 대해 2만5600세대 경에 특정 유전자에 돌연변이가 발생, 염기서열 복제의 오류가 정상세포보다 크게 증대된 데에 기인한 것으로 추측했다.
김 박사는 이번 연구결과에 대해 '생명체 진화 메커니즘을 밝히려는 노력에 기여하게 돼 뜻깊게 생각한다'며 '진화 개념을 응용하면 산업적으로 바이오합성 균주 시스템 최적화 등을 도모할 수 있다'고 전망했다.
유전체 해독·변이 확인 과정에서 큰 기여를 한 유동수 생명연 연구원(논문 공동 제1저자)은 '대장균이 시간에 따른 변이와 함께 나타나는 환경 적응을 통합적으로 분석할 수 있는 모델로서 매우 중요한 균주임을 확인할 수 있었다'고 말했다.
오태광 미생물유전체프론티어사업단장은 '이번 연구는 생명현상에 근본적인 안정성을 예측하는 기초적인 연구성과이지만, 이 현상을 이용하면 획기적인 생산 방법도 가능하므로 산업적 응용에도 크게 기여할 수 있다'고 평가했다.
한편 이번 연구는 교육과학기술부 21C 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업의 지원을 받아 추진됐다. <대덕넷 김요셉 기자> joesmy@hellodd.com 2009년 10월 19일
2009년도꺼네 ㅋ
그렇다는군 ? ㅎㅎ