세균 유전체에서 유전 물질의 상호교환에 대한 이해

Abstract

미생물 사이의 유전적 상호교환 (Horizontal Gene Transfer, HGT)은 미생물 진화 및 외부환경 변화에 대한 적응에서 핵심적인 역할을 하는 기작이다. 유전적 상호교환을 통해 얻은 물질들은 그 종의 다양성 및 적응에 도움을 준다. 심지어 이렇게 얻은 유전적 물질들이, 유입된 유전자의 성향에 따라, 병독성 인자 (virulence factor)와도 밀접한 연관을 갖는 경우가 많다. 이렇듯 유전적 상호교환을 통해 새로이 유입된 유전 물질을 동정하는 것이 미생물 연구에서 중요하다. 본 연구에서 두 가지 관점에서 유전적 상호교환에 대한 분석을 진행했다. 범유전체분석법을 이용하여 미국 국립생물정보센터에 등록된 2,774 개의 세균 완전 유전체 (complete genome)를 분석하고 유전자의 특성을 규명하고, 이를 이용하여 유전적 상호교환을 분석했다. 그 결과, 2,589,087 개의 필수 유전자 (core gene), 259,854 개의 부속 유전자 (accessory gene), 1,496,761 개의 비필수 유전자 (dispensable gene)를 동정하고, 부속 유전자의 기능이 유전적 상호교환과 관련이 있다는 사실을 확인했다. 또한 세균 서열의 분석을 통해 종, 속 등 분류 계급 간 유전체 서열의 마르코프 사슬의 유사도 거리를 측정하고, 그 거리가 유전체와 다른 부분을 분석하여, 다른 유전체로부터 유입된 유전 물질이 서열적 특성이 다름을 확인했다. 마지막으로 이를 이용하여 세균 유전체에서 유입된 유전 물질을 동정하고, 그 결과를 기존의 방법과 비교했다.