국내 연구진이 동해에서 해양 바이러스 연구의 레퍼런스유전체로 활용할 수 있는 대표 박테리오파지, 즉 세균을 먹고 사는 바이러스를 분리해냈다.
인도양, 태평양 등 다양한 해역에서 우점하는(전체 바이러스의 25퍼센트 차지) 대표 바이러스를 시험관에서 배양하게 되어 해양 미생물의 다양성과 물질순환 연구에 기여할 것으로 기대된다.
인하대학교 생명과학과 조장천 교수와 강일남 박사, 한국해양과학기술원 오현명 박사 등 국내 연구진이 단독으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원을 받았으며, 연구결과는 미국국립과학원회보(PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unites States of America) 6월 24일자 온라인판에 게재되었다.
해수 1밀리리터 당 천만 개체 꼴로 존재하는 해양 바이러스는 해양에서 가장 수가 많은 생물체로 해양생물군집의 개체수를 조절하고, 물질순환에 영향을 미쳐 지구의 기후를 조절하는 역할을 한다.
이들 해양 바이러스의 유전적 다양성은 알려졌지만 주요 바이러스가 실험실에서 배양하기 어려워 유전적 분류나 유전자의 기능 등에 대해서는 많이 알려지지 않았다.
연구팀은 동해 해수에서 세균 SAR116 그룹에 기생하는 박테리오파지 HMO-2011을 분리하고 이 박테리오파지가 전세계 해양에서 가장 많이 존재하는 바이러스임을 밝혀냈다.
SAR116 그룹은 전세계 해양에서 빛이 들어오는 수심 200m 내외의 바다인 유광층(euphotic zone) 세균군집의 평균 2%~5%를 차지하는 대표 해양세균이나 배양이 까다로워 2010년에야 조 교수 연구팀에 의해 처음으로 분리되었다.
연구팀은 동해 표층해수에서 SAR116 그룹의 균주 IMCC1322를 분리해내고 이를 숙주로 이용해 살아가는 박테리오파지 HMO-2011를 분리해냈다.
한편 유전체 분석결과 이 박테리오파지가 기존 바이러스들과는 다른 특이한 염기서열을 보유한 것으로 나타났다.
이 박테리오파지에서는 다른 바이러스에서 발견되지 않았던 황화합물 산화효소가 처음으로 발견되었고, 유전정보를 복제하는데 이용되는 DNA 중합효소는 기존 생물체에서는 나타나지 않았던 특이구조를 가지고 있었다.
조 교수는 “숙주의 개체수와 다양한 대사능력을 고려할 때 숙주 세균을 죽이는 박테리오파지는 해양의 탄소, 질소, 황 순환에 영향을 미침에 따라 향후, 전지구적 물질순환과 기후변화 연구에 기여할 것으로 추측된다”고 밝혔다.
■ 용어설명
* 레퍼런스유전체(reference genome, 준거유전체) : 다양한 유전체의 비교 및 기능 연구에서 중심이 되는 유전체
* 박테리오파지(bacteriophage) : 세균을 숙주세포로 하는 바이러스를 통칭하는 것으로, 세균(baterio)을 먹는다(phage)하여 이름 붙여졌다.
* 우점(dominance, 優占) : 생물 군집에서 군 전체의 성격을 결정하고 대표하는 것
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