생물학적 진화기간 동안 공통조상의 유전자는 종분화와 복사에 의하여 각 생물의 유전체에 분포하게 되었을 것이고, 계통발생학적 계보에 있어 서로 다른 생명체들이 나타내는 각 분류단위의 독톡한 생명현상과 모든 생명체가 공통적으로 나타내는 필수기능에 대한 이해는 생명 자채를 이해하는 핵심이라 할 것이다. 이러한 기능을 내재하고 표현하는 유전자와 단백질에 대한 정보는 DNA의 2 중나선 구조가 밝혀진 이후 발달한 염기서열 분석과 아미노산서열 분석으로 서열의 형태로 자료로 많이 확보하게 되었으며, 이들 데이터베이스를 이용하면서 유전자와 단백질의 서열과 기능을 통한 생물체의 진화학적 접근 등으로 생물상호간의 유연관계를 밝힐 수 있게 되었다.
<h1>서 론</h1> <p>현재 지구상에 존재하는 생물들은 화학적 진화와 생물학적 진화를 통하여 생성된 것으로 생각되고 있다. 생물학적 진화기간 동안 공통조상의 유전자(ancestral gene)는 종분화 (speciation)와 복사(duplication)에 의하여 각 생물의 유전체(genome)에 분포하게 되었을 것이고, 생물체의 공통 생명현상과 각 분류단위에 특이한 생명현상을 띄게 되었을 것이다. 따라서 계통발생학적 계보(phylogenetic lineage)에 있어 서로 다른 생명체들이 나타내는 각 분류단위의 독톡한 생명현상과 모든 생명체가 공통적으로 나타내는 필수기능(housekeeping function)에 대한 이해는 생명 자채를 이해하는 핵심이라 할 것이다[23].</p> <p>이러한 기능을 내재하고 표현하는 유전자와 단백질에 대한 정보는 Watson과 Crick에 의해 DNA의 \(2 \)중나선 구조가 밝혀진 이후 발달한 염기서열 분석과 아미노산서열 분석으로 서열(sequence)의 형태로 자료로 많이 확보하게 되었으며, 그들 중 일부는 기능이 밝혀져 있는 상태다. 이후 방대한 자료들을 조직적으로 추가, 관리, 공유할 수 있는 데이터 베이스를 관리하는 GenBank, NCBI(National Center for Biotechnological Information), PIR(Protein Information Re-source) 등이 생기게 되었다. 이들 데이터베이스를 이용하면서 유전자와 단백질의 서열과 기능을 통한 생물체의 진화학적 접근 등으로 생물상호간의 유연관계를 밝힐 수 있게 되었다. 방대해진 데이터베이스 처리에 관한 기법은 컴퓨터의 발달과 괘를 같이 한다고 할 수 있을 것이다. 정보공학의 발전으로 생물정보학이 발달하게 되었으며 이를 이용한 비교유전체학(comparative genomics)으로 많은 생물 체를 유전자 수준에서 관찰할 수 있게 되었다 [5,16]. 현재 유전자의 유사성 분석에 있어 개별 유전자의 염기서열을 배열(alignment)하는 단순서열비교가 주로 사용되고 있다. 기타 단백질의 \(3 \)차원 구조를 이용하여 유사성을 판단하는 방법도 있으나, 현재까지는 다소 실용적이지 못하다고 할 수 있다.</p> <p>최소기능유전자(minimal function gene)조합의 탐색을 위한 연구 [15,19]의 해결에는 유전자결손기법(gene knockout method) 등을 이용한 접근법이 사용되어 왔으나, 실제 기법상의 어려움과 분석상의 난점으로 인해 다양한 결과가 나오지 못하였다 [10,11,14,24]. 하지만 \(1995 \)년 Haemophilus influenzae의 전체 유전체 염기서열이 최초로 밝혀진 직후 나온 Mycoplasma genitalium의 전체 유전체 염기서열에 대한 정보는 이러한 의문의 해소에 획기적인 전기를 가져오게 되었다[5]. 또한 Haemophilus influenzae와 Mycoplasma genitalium의 두 유전체를 이용하여 두 종에서 공통으로 존재하는 유전자를 밝히는 연구가 있었다 [16]. 이 선구적인 연구는 비교유전체학을 응용하여 보존적 유전자를 밝히는 방식으로 진행되었으며, 이를 바탕으로 최소기능유전자에 대한 많은 연구가 이어져 왔다[14,15,19].</p> <p>Orthologs는 공통의 조상으로부터 종분화되어 서로 다른 종에 있는 유전자들의 집합으로 정의하며, 같은 ortholog 내의 구성원들은 서열의 유사성을 갖게 된다. 따라서 이러한 구성원들은 진화의 과정에 있어서도 같은 기능올 나타내게 된다. 한편 paralogs는 한 유전체내에서 복사(dupli-catoin)로 생성된 유전자들을 총칭하는 용어이며, 새로운 기능들로 진화되어 구성원 서로간의 공통 가능은 거의 없게된다[23].</p>