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과학자들은 담수 유기체인 섬모충류(ciliates) 단세포의 증식 과정에서 원치 않은 DNA를 정확하게 제거할 수 있는 새로운 분자군을 발견했다. 이 새로운 분자의 발견은 개체의 진화와 발달에 중요한 역할을 하는 유전자 제거(또는 절제) 및 유전자 재배열의 메커니즘에 대한 우리의 이해에 심대한 영향을 미친다. 이러한 새로운 발견은 eLife지에 게재되었다. 트랜스포존은 게놈 내에서 이동이 가능한 DNA 단편으로, 트랜스포존을 결합하는 트랜스포사제라는 효소에 의해 전이된다. 진화 과정 중 트랜스포존이 여기저기 이동하기 때문에 숙주 유기체는 유전자를 얻을 수 있게 되고, 순화(domestication)로 알려진 과정에서 새로운 기능을 얻기 위해 동 유전자를 활용할 수 있게 된다. 피기백(PiggyBac)이라 불리는 분자군에서 비롯된 트랜스포사제는 다양한 유기체 내에서 반복적으로 적응되어 왔다. 비록 이의 기능에 대해 알려진 바가 많지는 않으나, 파라메슘(Paramecium)과 같은 섬모충류의 증식에 결정적인 역할을 한다고 알려져 있다. 이 단세포 유기체들은 증식을 하는 동안 막대한 게놈 증폭과 트랜스포존을 포함하여 반복된 유전 물질의 상당 부분을 제거한다. 여기에는 게놈의 전체 유전자 중 47% 를 가로막는 45,000개의 비코딩 방식 DNA 조각(내부적 제거 염기서열)에 대한 정밀한 제거가 포함된다. 프랑스 파리 사클레이 대학 내 국립과학연구소 통합세포생물학연구소의 줄리앙 비셔우(Julien Bischerour) 연구원은 '우리는 피기백 분자군 내의 트랜스포사제인 피기맥(PiggyMac)이 DNA를 절단하는 역할을 한다는 것을 알고 있었지만, 어떻게 DNA의 끝부분에 정확하게 이 제거 장치가 위치할 수 있는가 하는 것이다.' 고 설명했다. 동 연구에서 연구팀은 파르메슘 게놈에서 특정 DNA 조각을 정확하게 제거하기 위해 피기맥과 함께 작용하는 피기백의 5개 분자군을 추가로 확인했다. 연구팀은 서로 다른 피기백 트랜스포사제를 휴지(休止)상태로 만들어 둔 상태에서 실험을 실시한 결과, 각 그룹이 피기맥을 구성하는 역할을 하고 있으며 증식 및 후속 유전자 제거과정에서 피기맥이 세포 핵으로 이동하는 데 필수적이라는 것을 발견했다. 피기백 트랜스포사제 활동을 차단하면 유전자 제거 과정에서 많은 오류가 발생했으며, 일부 분자군이 활동을 유지함에도 제거 과정이 보다 덜 효과적이고 덜 정확해졌다. 또한 이러한 분자들에 의해 쪼개진 DNA의 선호 길이에 대한 통찰을 제시해주었다. 일부 염기서열의 경우, 기계적인 제거가 어려웠다는 사실을 통해 진화 과정 동안 파라메슘에서 유전자 삭제에 대한 잠재적 제약에 대해 새로운 이해를 제공한다. '파르메슘 게놈에서 다섯개 그룹의 중복 유전자에 의해 코드화된 새로운 피기맥 파트너들에 대한 발견은, 트랜스포자에 의한 비코딩 시퀀스의 제거 메커니즘에 대한 새로운 통찰력과 기계적 연계에 대한 깊은 이해를 제공한다. rdquo;고 미헤이 베터미(Mireille Betermier) 수석 연구원은 설명한다. 그는 '동 연구에 기초해, 인간 게놈에 순화된 트랜스포자에 대한 향후 조사는 이 분자들이 동일한 세포 기능에 함께 포함될 가능성을 고려해야 한다.'고 덧붙였다. |
