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[표지로 읽는 과학] ‘조직 재생’ 비밀 담긴 멕시코도롱뇽 DNA 염기서열 해독 성공

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2018년 02월 05일 08:20 프린트하기

네이처 제공
네이처 제공

이번주 ‘네이처’ 최신호 표지에는 멕시코 중부에 위치한 호히밀코 호에 서식하는 점박이도롱뇽과의 일종인 ‘우파루파(암비스토마 멕시카늄)’의 모습이 담겼다. 이 도롱뇽은 팔다리나 꼬리는 물론이고 심지어 뇌, 척수 부분에 손상을 입어도 회복이 가능할 정도로 재생 능력이 뛰어나다. 때문에 재생의학과 생물의 발생학, 진화 등 연구에 활발히 활용된다.
 
최근 지그프리드 슐로이스니그 독일 하이델베르크 이론연구소 박사팀은 독일 막스플랑크 분자세포생물학 및 유전학연구소 등과 공동으로 우파루파의 복잡한 유전체를 완전히 해독하는 데 성공했다고 ‘네이처’ 2월 1일자에 밝혔다. 우파루파의 DNA는 무려 320억 쌍의 염기로 구성돼 있어 인간의 DNA(염기 30억 쌍)보다 10배 이상 염기서열이 길다.
 
분석에는 한번에 1만5000쌍의 염기를 해독할 수 있는 ‘롱 리드 시퀀싱’ 기법이 활용됐다. 롱 리드 시퀀싱은 기존 기법보다 100배가량 해독 단위가 긴 차세대 염기서열 분석법이다. 연구진은 여기에 자체 개발한 염기서열 분석 알고리즘 ‘마블(MARVEL)’과 광학적 분석 기법까지 접목했다. 마블은 염기 해독의 오차를 획기적으로 줄여 준다.
 
분석 결과, 우파루파의 유전체는 2만3000종의 단백질 합성 유전자를 갖고 있었다. 하지만 대다수 동물들의 발생과 성장에 중요한 역할을 하는 ‘팍스(Pax)3’ 유전자는 갖고 있지 않았다. 유전자 가위를 이용한 유전체 편집 실험 결과, 우파루파의 경우 ‘팍스(Pax)7’이 팍스3의 일부 역할을 대체하는 것으로 확인됐다.
 
우파루파의 DNA에서는 유전자가 없는 비발현부위(인트론)와 유전자간부위의 비중이 상대적으로 컸다. 다만 신체 발달에 관여하는 유전자의 경우 인트론의 크기가 일정 수준 이상 커지지 못했으며, 사지 재생에 결정적인 역할을 하는 것으로 나타났다.
 
논문의 공동 교신저자인 엘리 타카타 독일 막스플랑크연구소 박사는 “우파루파의 유전체는 풍부한 유전자를 담고 있다. 조직 재생과 관련된 유전자는 물론이고 생명체의 진화를 연구하는 데도 도움이 될 것”이라며 “이번 연구에 쓰인 분석 기법은 복잡한 유전체까지도 정확하게 해독해낼 수 있는 방법으로 다양한 유전체 분석에 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

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