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실험동물 ‘아프리카 발톱 개구리’ 유전체 비밀 풀었다

2016년 10월 20일 02:00
이미지 확대하기권태준 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 교수가 서양발톱개구리를 사육하는 개구리 수조실에서 웃고 있다. - UNIST 제공
권태준 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 교수가 서양발톱개구리를 사육하는 개구리 수조실에서 웃고 있다. - UNIST 제공

실험동물로서 효용 가치가 높은 ‘아프리카 발톱 개구리’의 유전체가 완전히 해독됐다.

 

다니엘 록사 버클리 캘리포니아대 교수팀 등 국제 공동 연구진은 아프리카발톱개구리의 유전체를 최초로 해독해 4만 여 개의 유전자 정보를 확보했다고 국제학술지 ‘네이처’ 20일자에 발표했다. 이번 연구는 미국과 한국, 일본 등 7개국 60여 명의 과학자가 참여했다. 국내에선 권태준 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 교수가 논문 1저자 3명 중 한 명으로 참여했다.

 

인간과 유전체가 비슷한 아프리카 발톱 개구리는 오래전부터 척추동물의 발생 과정 등을 연구하는 데 쓰였다. 체외 수정을 하는 만큼 한 번에 수백 개씩 수정란을 얻을 수 있고, 올챙이 때는 몸이 투명해 여러 장기의 발생 과정을 관찰할 수 있기 때문이다. 또 수정란에 유전자 조절 물질을 주입하는 간단한 방식으로 원하는 유전자의 기능을 알아낼 수 있어 유용하다.

 

이런 장점에도 불구하고 아프리카 발톱 개구리를 최근 주목받고 있는 유전자 교정 연구에 활용하기에는 한계가 있었다. 인간이 아직 이 동물의 유전자 정보를 정확히 알지 못했기 때문이다. 아프리카 발톱 개구리는 식물에서만 볼 수 있었던, 염색체 4개로 이뤄진 ‘4배체 유전자 그룹’ 동물이라서 기존 기법으로 유전체를 해독하는 데 어려움이 있었기 때문이다. 인간을 포함한 대부분의 동물은 2배체 유전자 그룹에 속한다.

 

연구진은 7년간 방대한 데이터를 분석해 아프리카 발톱 개구리의 유전체를 염색체 수준에서 완전히 해독하는 데 성공했다. 연구진은 이를 바탕으로 염색체에 존재하는 DNA 염기서열을 분석한 결과, 서로 다른 종에서 유래한 두 종의 2배체 유전자가 하나로 합쳐져 4배체 유전자를 형성한 사실을 밝혀냈다.

 

권 교수는 “서로 다른 종의 염색체 그룹이 합쳐지면 양쪽의 모든 유전자가 살아남을지, 사라질지 선택의 기로에 놓이게 된다”며 “해독된 유전체를 살펴본 결과 아프리카 발톱 개구리에서는 신호전달과 대사, 구조 형성에 작용하는 유전자는 두 종의 것이 모두 유지됐고, 면역체계나 DNA 손상복구에 관여하는 유전자는 둘 중 한 종의 것만 살아남은 것으로 확인됐다”고 설명했다.
 
이어 권 교수는 “앞으로는 이를 이용한 인간 질병 연구와 신약 개발도 활발해질 것으로 기대한다”며 “특히 암이나 선천적 기형처럼 염색체 배체수 변화와 관련된 질병을 연구하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

 

 

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