43종의 미생물에 대한 작업을 했는데 72개의 ortholog가 나타났는데 ortholog는 단백질 합성에 필요한 유전자들이 52개나 차지하는 것으로 나왔다. DNA복제와 재조합에 들어가는 COG가 4.2%이고 전사에 필요한 COG가 5.6%이다. 에너지생성, 세포분열, 핵산과 당에 필요한 유전자들도 나타났다. 거리값이 낮다는 것은 유전자 염기서열 차이가 작다는 것이고 보존성이 높다는 것이다. 거리값의 평균값이 가장 낮은 미생물은 Bacillus subtilis로 나타났고 0.2565인데, 가장 높은 종은 Themoplasma volcanium이고 0.4947로 나타났는데 Bacillus haloduran과 Thermoplasma acidophilum은 대부분 근연종과 그룹이 되어있다고 밝혀졌다.
<p>분석 단계 H로부터 나온 결과인 정리된 각 유전자들에 대한 distance value의 합을 SPSS 프로그램은 이용하여 동계 처리하여 미생물 종별로 평균과 분산을 구하였다 (Fig. 1-J).</p> <h1>결 과</h1> <p>총 \(43 \)종의 미생물 유전체에 대한 분석 작업 결과, \(72 \)개의 ortholog들이 보존적인 것으로 나타났다 (Table 2). Ortholog 중 단백질 합성에 관여하는 유전자들이 총 \(52 \)개( \(72.2 \)%)로 높은 비율을 차지하는 것을 확인하였다. DNA replication과 repair 그리고 recombination에 관여하는 \( \mathrm { COG } \)가 \(3 \)개로 \( 4.2 \% \) 였고 전사(transcription) 관련 COG가 \(4 \)개( \(5.6 \)%)로 나타났다. 기타 에너지생성, 세포분열, 핵산과 당의 운반에 관련되는 유전자들이 보존적인 것으로 나타났다. 그리고 정확한 기능을 알 수는 없지만 일반적인 기능의 유추가 가능한 보존적 유전자도 \(2 \)개였다.</p> <p>Table \(3 \)은 보존적 유전자를 distance value의 합에 따라 정리한 (Flg. 1-I) 결과로서 \(43 \)종 미생물 모두에 대하여 보존적인 것으로 나타난 총 \(72 \)개의 유전자들에 대하여 distance value를 모두 합산한 것이다. Distance value가 낮다는 것은 각 종들간의 유전자 염기서열 차이가 작다는 것으로 보존성이 높다는 것을 의미한다. 이때 특정 종내에서의 유전자 복제에 의한 paralog가 존재할 때에는 가장 보존성이 높게 나타난 유전자만을 기준으로 처리했다. 분석 결과 Trans-lation elongation factor인 GTPase의 보존성이 가장 높은 것으로 나타났으며 리보솜단백질 등 해독(translation)에 연관된 유전자들의 보존성이 높은 것을 알 수 있었다. 그 외 전사(transcription)와 신호인식(signal recognition)에 관여 하는 일부 유전자도 보존성이 높은 것으로 판명되었다.</p> <p>분석에 이용된 \(43 \)종 미생물에 대하여 개별 유전체(genome)를 \(72 \) 개의 보존적 유전자가 대별하는 \( \mathrm { COG } \) 들의 distance value가 갖는 평균과 분산으로 나타낸 결과가 Fig. 2에 나타나있다. 각 미생물이 보유하는 \( \mathrm { COG } \)들의 distance value는 정규분포를 따르는 것으로 나타났다. Distance value의 평균값이 가장 낮은 미생물은 Bacillus subtilis로 (Fig. 2의 d) \( 0.2565 \) 였고 (표준편차 \( = 0.0056 \) ), 가장 높은 종은 archaea인 Themoplasma volcanium(Fig. 2의 భ)으로 \( 0.4947 \) (표준편차 \( =0.0690 \) )로 나타났다. 그리고 Bacillus halodurans(Fig. 2의 c)와 Thermoplasma acidophilum(Fig. 2의Ф)등 대부분의 종들이 근연종과 그룹화되어 있는 것을 알 수 있었다. 한편 archaea 그룹 모두가 distance value가 비교적 높은 곳에 위치하는 것으로 나타났다. 유일한 \(1 \)종의 eukaryota(Fig. 2의 H)는 archaea보다 낮은 distance value 를 나타냈으나 각 \( \mathrm { COG } \) 변이의 표준편차는 높게 나타나는 것을 알 수 있었다.</p> <h1>고 찰</h1> <h2>보존적 유전자 (conserved gene)</h2> <p>분석한 미생물 유전체들은 크기(size)나 유전자의 개수, ortholog, paralog의 존재 등에서 상호간에 복잡한 양상을 보이는 것을 확인할 수 있었다. Table 2 에서 보존적 유전자로 선정된 총 \(72 \)종의 COG들은 대부분 단백질의 합성에 관여된 것으로, 전체 보존적 유전자 중 단일분류로 \(52 \)개 ( \(72.2 \)%)에 이른다. 이러한 결과는 생명체의 유지와 번식에 있어 단백질이 차지하는 비중이 아주 높은 것을 알 수 있으며 오랜 시간의 진화과정에 있어서도 필수적인 기능으로 유지되어 왔음을 나타내는 것으로 사료된다. 전사(transc-ription), DNA 복제(replication) 및 복구(repair), 세포분열 조절, 에너지대사 등의 기능들도 보존적인 것으로 나타났지만 전체 \( \mathrm { COG } \) 중 그 비율은 높지 않은 것을 알 수 있었다. 생명의 가장 큰 특성을 물질대사(metabolism)와 자기복제 (reproduction)로 보았을 때, 이러한 두 특성을 유지하기 위한 유전자들이 미생물들 간에 보존적인 것으로 판단할 수 있었고 특히 물질대사에 관련된 유전자들의 보존정도가 아주 높은 것으로 나타나 초기생명체의 주된 활동은 물질대사와 주로 관련되었을 것으로 추측해볼 수 있었다. 보존적 유전자 중 핵산의 운반과 생성에 관여하는 \( \mathrm { COG } \) 의 비율이 아주 낮은 것(Table 2)도 이를 뒷받침하는 결과라고 할 수 있을 것이다. 따라서 초기생명체의 유전체에서 물질대사에 관여하는 유전자들의 비중이 높았을 것이라고 유추할 수 있었다. Mushegian은 Haemophilus influenzae 와 Mycop-lasma genitalium 을 이용한 연구에서 최소기능유전자(minimal function gene) 조합을 읻기 위해 두 종에 공통으로 존재하는 유전자들을 \(256 \)개 추출하였다. 그는 최소기능유전자로 선정된 유전자 중에서 약 \( 37.1 \% \) ( \(95 \)/ \(256 \) 유전자)가 단백질의 합성에 직접적으로 관여하는 것으로 파악하였다.</p>