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해양홍조류의 유전체에서 후생성 유전자 조절기작 규명


2003년 인간게놈프로젝트 (Human Genome Project)가 완성되며 의학과 과학 분야에서 유전체 서열을 밝히는 연구가 많이 진행되고 있다. 유전체는 생물이 갖는 모든 유전자를 포함한 유전 정보의 총합으로 이를 해독할 경우 유전자의 종류나 기능은 물론 진화적 역사를 추정하여 다른 생물과의 관계도 밝힐 수 있는 수많은 정보를 알 수 있다. 이러한 장점으로 최근 정부의 여러 부처가 동시에 “다부처유전체사업”을 시작하였고, 해양수산부에서는 100여종의 해양생물의 유전체 해독을 목표로 사업을 시작하였다.


생명과학과 윤환수 교수 연구진은 미역이나 다시마류 및 홍조류를 포함한 다양한 해양식물 30종의 유전체 분석을 2014년부터 시작하였는데, 그 첫 결과로 홍조류 개꼬시래기 (Gracilariopsis chorda)의 전체 유전체 해독을 완성하여 진화생물학 분야 최고권위지인 “Molecular Biology and Evolution” (5년 IF 14.558)에 출판하였다 [중앙일보: http://news.joins.com/article/22571416].


개꼬시래기는 김, 우뭇가사리 등과 함께 식용으로 쓰이는 대표적인 홍조류 중 하나이며, 최근 다이어트식품이나 고급샐러드의 재료 등으로 많이 활용이 되고 있다. 본 연구를 통해 밝혀진 개꼬시래기 (진정홍조강) 유전체 정보는 홍조류 7000여 종 중에서 두 번째로 밝혀졌다는 점에서 의의가 매우 크며, 홍조류의 특이적 유전자진화패턴과 후생성 유전자 조절 기작에 의한 유전체 조절기작을 밝힌 점에서 중요성을 인정받았다. 주요 해양생물자원의 유전체자료를 선점한다는 것 이외에도 유용한 기능성 유전자 발굴 및 활용을 위한 기반이라는 점에서 매우 중요하다.


실제로 본 연구를 통해 밝힌 개꼬시래기의 탄산무수화효소 유전자는 기존에 밝혀진 유전자보다 매우 효율이 좋다는 것을 포항공대 황인환 교수팀과의 공동연구를 통해 확인하여 대기중의 이산화탄소 제거시스템 구축하는 연구로 확장하고 있다. 또한 성균관대 약학대학의 곽종환 교수팀과의 공동연구를 통해 개꼬시래기의 추출물에서 당뇨병과 동맥경화증 완화에 효과가 있는 유효성분들을 분석해 특허를 출원한 상태이다. 이렇게 해양홍조류의 유전체정보는 학문적, 산업적으로 직간접적으로 이용되고 있다.


현재 윤환수 교수 연구진은 개꼬시래기 뿐만 아니라 산성이나 높은 온도 등의 극한환경에 적응하는 단세포성 홍조류나 곰팡이와 공생하는 대형 홍조류 등의 전체유전체분석을 수행하고 있으며, 미역 등과 같은 다시마류가 속해있는 갈조류의 유전체연구를 통해 우수품종연구, 개체군 유전체분석 등을 수행하고 있다. 그리고 다양한 광합성 미세조류의 유전체연구를 수행하여 해양 및 담수에 서식하는 수생조류의 유전체 진화연구와 유용유전자 발굴 연구를 수행하고 있다. 이러한 다양한 광합성 식물의 유전체 정보는 생물의 진화역사를 밝히고 산업적 응용연구에도 중요한 정보를 제공할 것이다.


[연구실 홈페이지: http://bio.skku.edu/glter/wiki/Hwan%20Su%20Yoon]


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