염기서열이 알려진 모든 미생물의 필수 유전자들을 생물정보학적 방법으로 확인하고, 이들 유전자의 종류와 보존성을 분석하였다. NCBI의 공개 서버에서 미생물 유전체를 추출하여 이용하였고, 이 결과, 미생물들은 지구의 극한환경에서도 적응하여 다양한 유전적 특질을 가지고 있다는 사실을 확인하였다. 또한, 이를 통해 모든 세포생명체에서 보존되는 유전자를 찾아낼 수 있으며, 이 유전자들은 기본적인 최소기능 유전자 조합의 후보로 간주할 수 있다. COG는 유사한 구조와 기능을 가진 단백질들의 집합을 의미하며, 본 연구에서는 이를 활용하였다.
<p>미생물들은 현재 지구 환경권 내에서 가장 큰 생명계(biosphere)를 형성하고 있으며, 다세포 생명체가 적응하지 못한 다양한 극한환경(extreme environment)에도 적옹되어 그에 맞는 다양한 유전적 특질들을 지니게 되었다. 다른 많은 생명체들이 변화하는 환경에 적응하기 위해 다양한 진화적 산물들을 획득하는 과정에서 그들의 조상과의 공통분모를 잃어 가고 있을 때, 미생물(microorganism)들은 단세포로서 변화가 상대적으로 적은 미시적 환경속에서 그들 조상과의 공통점을 오랜 시간 유지해 왔다 [4]. 생명의 유지와 번식이라는 본질적인 기능은 최초의 조상으로부터 받은 유전자들에 계승되고 있으며, 이러한 유전자들은 미생물종 상호간에 많은 유사성을 지니고 있어서 비교유전체학(com-parative genomics)을 이용한 유전자 수준에서의 관찰은 최소한 두 종 이상의 유전체에 모두 존재하는 유전자인 보존적 유전자(conserved gene)들을 찾아내는데 아주 유용할 것이다[9]. 보존적 유전자 집합 중 현재의 지구 환경에서 세포 생명체의 생존과 번식에 필요한 최소한의 기능유전자들의 조합을 최소기능유전자(minimal function gene)라고 한다 [15]. 즉 모든 세포생명체의 보존적 유전자를 추출해 내면 기본적인 최소기능유전자 조합의 후보 유전자들을 얻을 수 있을 것이다[13,15,19]. \( \mathrm { COG } \) (Clusters of Orthologous Groups of protein)는 ortholog들에서 유래된 단백질의 집합을 이르는 말로 대개 유사한 구조와 기능을 갖는 것으로 알려져 있다 [7,22]. 각 COG는 적어도 \(3 \) 가지 이상의 계보(lineage)에서 유래된 paralog 그룹 혹은 개별의 단백질들로 구성되어 있어 하나의 공통조상유전자(ancient conserved domain)에 해당하는 것으로 간주할 수 있다 [23].</p> <p>본 연구는 생물정보학적인 접근방법으로 염기서열이 알려진 모든 미생물이 가진 유전자집합(gene pool)중 필수적으로 유지되고 있는 유전자의 존재를 확인하고, 그 유전자들의 종류와 가능 그리고 보존성의 정도를 파악하고자 COG를 통한 접근법을 시도하였다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>재료</h2> <p>분석에 이용된 미생물 유전체(microbial genome)는 NCBI의 공개 서버로부터 추출하였다 [6]. 유전체들은 \(2002 \)년 \(4 \)월을 기준으로 총 \(75 \) 종으로 구성되어 있었으며, 모든 자료는 유전자 동정이 \(1 \)차로 완료되어 있는 상태였다. 그리고 동정된 유전체 중 약 \( 35 \sim 50 \% \) 정도의 유전자들은 기능이 알려지지 않은 \( \mathrm { ORF } \)(open reading frame)로 알려져있다 [4]. 한편 미생물 유전자의 유사성에 관한 자료는 COGs에서 정리된 자료를 이용하였는데 [8] 이들은 \(43 \)종의 미생물 유전체를 ortholog 그룹으로 분류하여, 총 \(77,069 \)개의 유전자들을 \(3,852 \)개의 단백질 그룹으로 분류해 놓았다 [8]. COGs의 유전자 목록을 조사하여 일부 미생물의 경우 \(7 \)개의 유전자에 대한 자료가 COGs에서 누력된 것을 확인하고 NCBI의 자료를 이용하여 보강하였다[6]. Table \(1 \)은 실제로 분석한 자료인 \(43 \)종의 미생물을 나타내고 있다.</p>