| 초록 |
□ 연구개요 다중오믹스 분석 및 시스템 수준의 광대사 관련 대사네트워크 분석을 통해 광활성 단백질인 미생물 로돕신 중 3 오메가(Ω) 모티프를 가진 소듐(Na + )펌프 로돕신과 염소(Cl-)펌프 로돕신 등에 대해 생체 내에서의 발현 및 세포생리학적 기능을 유추하고 대장균 시스템을 활용하여 검증하는 한편, 메타유전체 분석 및 환경미생물의 전사체 분석 등을 통해 소듐펌프와 염소펌프 로돕신의 빛 환경에서 생태학적 기능을 분석하여 생물계에서 로돕신 보유 미생물의 생태학적 기여도에 관한 이해를 도모함 □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 빛 이용 미생물의 로돕신 관련 대사 네트워크 및 발현조절 기작 규명 - 소듐펌프 및 염소펌프 로돕신을 보유한 해양 플래보박테리아 균주의 빛, 영양분, 염분 농도 등의 조건을 달리한 다양한 환경에서의 전사체 정보를 확보함 - 전사체 분석 결과를 바탕으로 여러 환경조건에 따른 로돕신 활성 및 특이 발현 유전자들을 규명하고 유전자군(gene set) 연관 분석 및 전체 대사 네트워크 분석으로 빛 대사와 에너지 대사의 연관성 검증과 세포항상성 유지 등 특정 대사 네트워크와의 연관성을 조사함 ○ 대장균 시스템을 이용한 미생물 로돕신의 발현 및 대사조절 기작 검증 - 전사체 분석을 통해 로돕신과 연계되어 있는 대사 네트워크를 확인하기 위하여 대장균 시스템에 재구성하는 대신 해양 플래보박테리아 유전체 조작 시스템을 구축하여 환경미생물 생체 내에서 직접적으로 증명하는 방식을 채택함 - 소듐펌프로돕신 돌연변이를 제작하여 전사체 분석을 실시함으로써 다양한 환경 조건에서 차이를 보였던 로돕신 대사네트워크와의 비교분석을 실시함 ○ 다양한 신규 오메가로돕신 탐색 및 기능분화에 대한 분자진화 연구 - 3 오메가 모티프를 가진 오메가로돕신의 서열을 공개 데이터베이스로부터 추가 발굴하고 대규모 서열 데이터의 계통학적 분석을 통해 어떠한 진화과정을 거쳐 기능분화가 이루어지며 생명체 사이에 공유되어 왔는지에 관하여 고찰함 - 문헌조사 및 오메가로돕신 유전자 서열 정보를 활용하여 기존에 알려지지 않은 새로운 계통학적 위치를 차지하는 로돕신 그룹을 탐색하여 신규 오메가로돕신을 발굴하고, 기 보고된 로돕신들과 비교 분석을 통해 로돕신 유전자의 분화 및 서열의 다양성을 분석함 □ 연구개발결과의 중요성 ○ 소듐이온과 염소이온은 해양환경에 가장 풍부하게 존재하는 이온들로, 이들 이온의 수송에 관련된 로돕신의 생리학적 역할 및 생태학적 기능을 연구하는 것은 해양미생물이 해당 이온들을 어떠한 방식으로 생존에 효율적으로 활용할 것 인가에 대한 지식을 넓히는 것에서 한 발 더 나아가 미생물의 빛에너지 대사가 해양생태계에서 어떠한 방식으로 기여를 하고 있는지에 관한 이해를 넓힘 ○ 영양물질이 부족한 해양환경에서 서식하는 미생물들이 오랜 시간 생존할 수 있는지 난제를 푸는 단서가 될 것이며, 향후 미생물의 소듐대사에 관한 연구 등에 핵심적 단서로 활용할 수 있음 ○ 플래보박테리아를 포함한 Bacteroidetes 그룹은 생태계에 가장 널리 분포되어 있는 분류군이며, 해당 그룹의 유전체 엔지니어링 기술은 환경 오염 물질의 제어 등 환경미생물체 리모델링 기반을 다지는 연구가 될 것임 (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
