4백년 사는 고래상어 비밀 "남다른 점 발견"
4백년 사는 고래상어 비밀 "남다른 점 발견"
  • 함예솔
  • 승인 2020.08.10 16:40
  • 조회수 2175
  • 댓글 1
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유전자 길이와 수명 간 상관관계 존재했다

 

세상에서 가장 큰 어류인 고래상어의 게놈(유전체, GENOME) 연구 결과가 공개됐습니다. 이번에 공개된 고래상어 게놈분석 정보는 인간의 노화나 진화의 비밀을 푸는 실마리가 될 전망입니다. UNIST 게놈산업기술센터(KOGIC)는 하버드 대학교, 서울대학교, 제주대학교, ㈜ 클리노믹스 등과 공동 연구를 통해 멸종위기 종인 고래상어의 유전체 정보(게놈)를 해독, 조립, 분석한 결과를 세계적인 학술지인 미국국립과학원회보(PNAS)에 발표했습니다.

  • 게놈(유전체, Genome)

한 생물이 가지는 모든 유전 정보입니다. 일부 바이러스의 RNA를 제외하고 모든 생물은 DNA로 유전 정보를 구성하고 있기 때문에 일반적으로 DNA로 구성된 유전 정보를 지칭합니다. DNA는 4종류의 염기로 구성돼 있으며, DNA염기서열 정보(유전 정보)대로 단백질을 합성합니다. 

분석 결과 유전자의 길이와 수명간 상관관계가 있는 것으로 드러났습니다. 연구팀은 한국 아쿠아 플라넷 제주에서 제공한 고래상어 샘플로부터 완성한 고래상어 표준 게놈을 84개 생물의 전장 게놈(whole genome)정보과 대조해 고래상어의 '인트론'의 길이가 다른 생물체에 비해 긴 것을 확인했습니다. 인트론은 유전자 중 단백질 합성에 관여하지 않는 부분인데, 수명과 연관있는 기초대사량(Basal Metabolic Rate, BMR)과 관련이 있었습니다. 

  • 유전자(Gene)

유전자(Gene)는 유전정보(염기서열 등)가 담긴 DNA의 특정 부분을 말합니다. 유전자는 다시 엑손(Exon)과 인트론(Intron) 부분으로 분리됩니다. 

  • 표준게놈

참조표준게놈(Reference genome). 생물종의 대표 게놈 지도를 말합니다.

  • 인트론(Intron)

유전자에서 단백질 합성에 관여하지 않는 부분입니다. 1978년 처음 등장한 인트론은 단백질 중심으로 해석됐던 생물학에 많은 논쟁거리를 제공했고 지금까지도 새로운 인트론 기능들이 연구되고 있습니다. 유전자 내에서 엑손 대비 인트론의 비율(약 22배)이 압도적으로 높기 때문에 인트론의 길이는 유전자 길이와 직결됩니다.  

고래상어 장수 원인 밝혀내다

고래 상어의 장수 비밀은? 출처: AdobeStock
고래 상어의 장수 비밀은? 출처: AdobeStock

고래상어는 평균 길이는 20m, 무게 42톤에 이릅니다. 또 수명도 길다. 가장 오래 산 고래상어의 경우 수명이 약 100년에 이르는데요. 일반적으로 몸집이 큰 생물체는 열 손실을 최소화 할 수 있어 수명이 길다고 알려져 있지만, 고래상어의 정확한 장수 원인은 밝혀지지 않았었습니다. 

 

UNIST 게놈산업기술센터 연구팀은 고래상어의 표준게놈을 구축하고 이를 84개 생물체의 게놈과 대조해 고래상어가 상대적으로 긴 '인트론(Intron)'을 갖고 있는 것을 밝혀냈습니다. 고래상어는 다른 생물체보다 염기서열이 반복되는 형태가 많았습니다. 무작위한 서열이 아닌 규칙성이 있는 반복서열이 인트론 부위에서 많이 발견됐는데, 이는 인트론 부위가 또 다른 기능을 가질 수 있다는 걸 의미합니다. 연구팀은 인트론의 새로운 기능 중 일부가 노화와 관련 있는 것으로 보고 있습니다. 제1저자인 박승구 UNIST 박사는 "고래상어 유전자에는 그 기능이 명확하지 않은 'CR-1', 'Penelope'와 같은 반복서열이 다른 생물 종들과 비교했을 때 확연히 많았다"며 "아직 밝혀지지 않은 인트론의 기능 중 노화에 영향을 미치는 기능이 있을 것으로 예상한다"고 설명했습니다.

인트론내에 존재하는 반복서열 들에 대한 생물종별 함량비. 출처: UNIST
인트론 내에 존재하는 반복서열 들에 대한 생물종별 함량비. 출처: UNIST

연구팀은 몸집(생물체 무게), 기초대사량, 게놈 크기 등 수명과 관련 있는 것으로 알려진 요인과 고래상어의 게놈 특성과 연관된 각종 요소를 84종의 생명체와 비교 분석해 이러한 결과를 얻었습니다. 그 과정에서 고래상어의 표준 게놈도 구축했습니다. 게놈 해독을 통해 얻은 수십억 개의 짧은 단위의 염기서열을 새롭게 조립(선도 조립, de novo assembly)해 32억개 염기쌍을 가지는 고래상어 표준 게놈 지도를 구축했습니다.

고래상어를 포함한 85 생물 종 비교 연구를 통한 다양한 상호 연관관계 분석. 출처: UNIST
고래상어를 포함한 85 생물 종 비교 연구를 통한 다양한 상호 연관관계 분석. 출처: UNIST

또한 연구진은 고래상어의 신경관련 유전자들이 긴 인트론을 갖는다는 사실을 최초로 밝혀냈습니다. 이번 연구를 통해 고래상어의 신경연결성(Neural connectivity)기능을 갖는 유전자의 길이가 다른 유전자 길이보다 길다는 사실도 증명한 겁니다. 참고로 신경연결성(Neural connectivity)은 신경세포인 뉴런과 뉴런 사이를 연결하는 기능을 말하는데요. 신경 관련 유전자는 생물진화에서 매우 중요한 역할을 하며 보통 신경관련 유전자들은 길이가 길수록 유전자가 잘 발현되며, 발현 조절이 잘 됩니다. 박종화 교수는 "이번 고래상어 게놈 분석 결과는 고래상어 진화 연구를 넘어 인간을 포함하는 다양한 생물종 노화연구에 매우 중요한 연구가 될 수 있다"고 평가했습니다.


##참고자료##

 


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김대의 2020-08-18 10:57:02
400년 사는 건 그린란드상어 아닌가요? 고래상어가 400년을 산다는건 처음 듣는 얘기라 들어왔더니 제목과 달리 본문 내용은 다른 기사와 같이 고래상어 수명 100년으로 나와있네요. 논문 참고하신거 맞나요? 그리고 이번에 밝혀졌다면서 기재된 논문은 2018년 발표네요. 이번 PAS 발표 논문 기사를 쓰고 싶었던듯 한데 기사 내용이나 전반적으로, 다른 기사 내용 짜집기하고 논문 제목만 떡하니 붙혔는데 그마저도 여기저기 틀린듯. 과학전문이러면서 일간지 기사보다 못하면 어쩌나요. 최소한 오타 검수라도 하세요.

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