미생물은 형태적으로 매우 단순하여 생리적, 생화학적 특성을 주로 활용해 분류하였다. 그러나 진화적 역사를 담은 몇몇 거대분자를 이용해 진화적 유연관계와 계통적인 다양성을 파악해 왔다. 이 연구에서는 높은 보존정도와 다양한 16S rRNA 유전자 수 등으로 인해 제한된 해상력을 보였던 16S rRNA 유전자를 이용한 분류와 비교하여, recA, rpo, dnaG, elongation factor, ATPase, tRNA synthetase 등 3종류의 유전자 그룹을 이용한 원핵생물의 분류 결과를 제시한다.
<h1>서 론</h1> <p>미생물은 형태적으로 매우 단순하여 동 ◦ 식물에 적용되는 분류기준의 적용이 어려워 동 ◦ 식물과 달리 주로 생리적, 생화학적 특성에 의존하여 왔다. 한편 미생물 생체내에 존재하는 몇 가지 거대분자들은 진화적인 역사를 담고 있는 것으로 간주되어 이를 이용하여 진화적인 유연관계와 계통적인 다양성을 파악해왔다.</p> <p>진화적인 관계를 나타내는 분자들의 조건은 비교대상 미생물에서 모두 발견될 것, 보존성이 아주 높을 것, 동시에 각 생물이 구분될 수 있는 변이를 나타낼 것, 그리고 크기가 적당할 것 등이다. 이러한 기준에 부합되며 분자생물학적 방법의 발달에 따라 현재는 16S rRNA 유전자 염기서열을 이용한 분류법이 널리 사용되고 있다.</p> <p>하지만 16S rRNA 유전자를 이용한 분류의 단점으로는 보존정도가 아주 높아 원핵생물 (procaryote) 내에서 진화적인 경향을 파악할 때 제한된 해상력을 나타낸다는 점과 각 원핵생물마다 유전자의 수가 다르며 또한 하나의 원핵 생물이 갖는 16S rRNA 유전자들의 염기서열이 다른 경우도 있어, 어떤 미생물 집단의 경우에는 진화적 경향을 제시한 때 과대 혹은 과소 평가가 될 수 있다. 이런 단점을 보완하고 세균의 다양성 평가의 다른 척도로서 rRNA 유전자 외에 recA, rpo, dnaG, elongation factor, ATPase, tRNA synthetase 등이 사용되었다.</p> <p>아직도 미생물 분류에 있어서 해결할 수 없는 문제로는 적합한 분류기준의 설정과 공동조상에서 어떤 경로로 분화되었고 각 분류그룹들이 어떻게 연관되는 지를 명확히하는 것 등이 있다. 염기서열에 기초한 방법으로 하나의 유전자에만 국한하지 않는 DNA-DNA hybridization, GC contents, RFLP (restriction fragment length polymor-phisms), RAPD (random-amplified polymorphic DNAs) 등을 이용한 각 원핵생물의 유연관계를 밝히려는 시도가 있었다.</p> <p>한편 생화학적 분류법과 전체게놈의 염기서열에 기초한 분류법의 중간자적 위치에 있는 방법으로 COG (Clusters of Orthologous Groups of protein)를 이용한 분류도 있었다. 강 등은 COG를 이용하여 42종의 원핵생물과 1종의 진핵생물 모두에 분포하는 유전자 72종을 밝혔으며, 이 등은 원핵생물 42종 모두에 분포하는 75종의 유전자를 밝혔다. 두 보고에서 차이가 나는 3종류의 유전자 그룹은 원핵생물에서만 발견되는 것으로 이들은 원핵생물의 분류에 이용될 가능성이 높다고 할 것이다.</p> <p>본 논문에서는 3종류의 유전자 그룹을 이용한 원핵생물의 분류와 그 결과를 16S rRNA 유전자를 이용한 분류와의 비교를 목적으로 한다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>재료</h2> <p>Table 1에 표시된 분석에 이용한 42종의 원핵생물(procaryote) 유전체 (genome)는 National Center for Bio-technology Information (NCBI)의 공개 서버로부터 추출하였다. 미생물 유전자의 유사성에 관한 자료는 COGs에서 정리된 자료를 이용하였는데 이들은 2002년 4월 현재 43종의 미생물 유전체를 ortholog 그룹으로 분류하여, 총 77,069개의 유전자들을 3,852개의 단백질 그룹으로 분류해 놓았다. 분석대상 원핵생물은 고세균 (Archebacteria)가 9종, 세균 중 Firmicutes가 9종, Proteobacteria가 16종, 기타 8종 이었다. COGs 데이터베이스의 자료를 종(species)과 orthologs에 따라 2차원으로 재정렬하여 개별 orthologs를 종을 기준으로 분류하였다. 이후 각 그룹별로 보존적 유전자의 항목을 배열화하였다.</p>