대장균 2종 유전체 염기서열 해독

교육과학기술부는 14일 대장균(Escherichia coli) `BL21(DE3)`와 `REL606` 두 종에 대한 유전체 염기서열을 완전히 해독했다고 밝혔다.

산업적으로 널리 활용되는 미생물을 이용한 산업용 세포공장의 청사진을 확보함으로써 의약 및 바이오산업과 에너지, 환경 문제를 해결할 수 있는 실마리를 마련한 것.

`BL21(DE3)`는 다양한 산업 및 의약용 유용단백질과 효소를 대량 생산하기 위한 세포공장 등 합성생물학(synthetic biology)에 널리 쓰이는 균주다. `REL606`는 장기간의 진화실험을 통한 환경 적응과 유전자 변이를 비교하는 연구 모델로 사용되고 있다.

이번 연구는 교과부 21C 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업의 지원을 받아 한국생명공학연구원 바이오시스템연구본부의 김지현 박사팀의 주도로 미국 및 프랑스 연구팀이 참여했다.

또 김창선 KAIST 교수팀은 유전체 서열 해독 및 해석, 유전체 비교, 최소 유전자 세트(core genome)와 팬지놈(pan-genome) 분석 연구를 담당했다.

연구팀은 유전체 서열 해독을 통해 각각 455만7508 염기쌍과 462만9812 염기쌍인BL21(DE3)와 REL606의 유전체 서열을 확보했다.

또 대장균 B와 널리 이용되는 또 다른 대장균인 K-12 비교 연구한 결과, 유전체의 크기와 유전자의 배열이 비슷하고 염기서열도 전체의 92%에 이르는 영역에 대해 99% 이상 동일하다는 점을 확인했다.

하지만 대장균 B는 삽입서열 간의 재조합 때문에 염색체 상에서 4만1000 염기쌍이나 되는 큰 결실이 발생해 운동성 관련 유전자 등이 없어졌음을 확인했다.

이밖에 대장균 B와 K-12는 세포벽을 형성하는 당쇄 부분과 제한효소의 합성을 담당하는 유전자 세트에서 특히 큰 차이가 존재함을 발견했다.

김지현 박사는 "대장균 2종의 유전체 지도를 확보함으로써 향후 대사 네트워크 예측과 분석 및 단백질 생산 세포공장 균주의 고효율화 등 학술적, 산업적 응용을 위한 발판을 마련했다"고 말했다.