해파리 유전자 지도 완성 "노화 연구 도움"
해파리 유전자 지도 완성 "노화 연구 도움"
  • 이상진
  • 승인 2019.04.12 07:00
  • 조회수 705
  • 댓글 0
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여름철 해안가를 위협하는 독성 해파리 '노무라입깃해파리(Nemopilema nomurai)'의 게놈 지도가 완성됐습니다. 완성된 해파리 게놈 지도는 해파리 대량 번식 예방 및 독성분 정보 분석과 더불어 노화 방지 연구까지 가능해질 전망입니다.

이번 연구로 밝혀진 노무라입깃해파리. 출처:한국해양과학기술원
노무라입깃해파리. 출처: 한국해양과학기술원

울산과학기술원(UNIST)는 공식 게놈센터인 게놈산업기술센터(KOGIC)가 한국해양과학기술원(KIOST)과 함께 노무라입깃해파리를 구성하는 유전자 전체의 서열과 위치를 밝힌 게놈지도를 완성했다고 밝혔습니다. 공동 연구진은 이 자료를 통해 해파리가 자유롭게 수영하며 먹이를 사냥하게 된 진화적 특징을 밝혀냈는데요.

 

해파리의 일종인 말레이해파리의 전사체(RNA)를 해독·조립하는 추가 연구로 해파리의 조직·생식단계별 유전자의 발현 특징도 찾아냈습니다. 이 같은 내용은 해파리의 대량 번식을 예방하는 데 큰 도움이 될 전망입니다.

 

해파리는 산호와 말미잘, 히드라와 같은 자포동물(Cnidaria·독주머니를 가진 동물) 중 하나입니다. 자포동물 대부분은 어딘가에 붙어살지만 해파리는 유영하며 옮겨 다니는 활동적인 동물로 급격한 해양환경 변화에도 잘 적응하는 특징이 있습니다.

 

노무라입깃해파리는 최대 길이 2m·무게 200㎏에 달하는 초대형 해파리입니다. 우리나라 남해안에서 자주 발견되는데 독성이 강해 어업이나 해수욕장에 막대한 피해를 주는데요. 2000년 이후 매년 개체수가 빠르게 늘고 있으며 그 원인으로는 지구 온난화로 인한 수온 상승과 천적 감소 등이 꼽히고 있습니다. 이에 대량 번식을 막고 독성을 파악하기 위한 연구도 추진되고 있었는데 이번 연구를 통해 중요한 단서를 찾게 됐죠.

해파리 생식단계의 생식단계입니다. 출처:UNIST
해파리 생식 단계. 출처: UNIST

염승식 KIOST 위해성분석연구센터 책임연구원은 "해파리의 경우 '폴립(Polyp)'이라는 부착유생 1마리가 변태와 성장 과정을 거쳐 5,000마리로 증식하고 있어 폴립 제거가 대량 번식을 막는 근본 대책"이라며 "이번 연구로 폴립 변태에 중요한 역할을 하는 신호전달물질 관련 유전자가 발견돼 향후 해파리 대량 번식 예방 연구의 기반을 제시했다"고 설명했습니다.

 

공동 연구진은 노무라입깃해파리 독액의 단백질 유전자 정보도 확보했습니다. 해파리는 촉수를 사용해 먹이를 잡을 때 독을 사용하는데 이번에 분석한 해파리 게놈에는 독과 관련해 개수가 늘어난 특정 단백질 도메인(Protein domain)이 확인됐습니다.

 

포식동물로서 해파리의 진화적 특징도 파악됐는데요. 연구진은 노무라입깃해파리 게놈지도를 조립해 자포동물 4종과 좌우대칭동물 4종, 후생동물 3종, 편모충류 1종의 게놈과 비교·분석했습니다. 그 결과 해파리는 다른 자포동물보다 분자 수준의 삼투압 제어 기능이 뛰어난 것으로 나타났죠.

김학민 UNIST 연구원(좌)과 박종화 KOGIC센터장. 출처:UNIST
김학민 UNIST 연구원(좌) 박종화 KOGIC센터장. 출처: UNIST

이는 해파리가 먹이를 잡아먹기 위해 수직이나 수평으로 이동할 때 바닷물의 농도가 달라도 생존하기 위해 진화한 것으로 해석할 수 있습니다. 해파리는 근육 수축과 관련된 유전자 개수도 다른 자포동물보다 많았습니다. 해당 유전자들의 발현은 해파리 운동에 필수적인 메두사머리 부분에서 더 높았다고 해요.

 

박종화 KOGIC 센터장은 "일부 해파리 종은 수명이 무한대인 것으로 알려져 있어 노화를 되돌리는 '극노화' 연구에도 도움이 될 수 있다"며 "UNIST 게놈산업기술센터에서 진행해온 고래, 호랑이 등의 표준 게놈자료와 함께 극노화를 위한 분자생물학적 연구에 중요하게 쓰일 것"이라고 전망했습니다.

 

이번 연구 결과는 국제학술지 <BMC Biology>에 공개됐습니다.


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