본 연구에서 화학합성, 광합성, 종속영양으로 에너지 대사 하는 것들 포함되어 14개 유전자만이 보존적인 것으로 나타났으며, 고세균에서 halophile인 Halobacterium sp. NRC-1가 다른 고세균 그룹과 독립적으로 존재하는 것은 서식지에 따라 에너지 대사 기구 등이 달라 보존적 COG의 수가 작은 것으로 사료되었다. Koonin 등은 고세균의 복제, 전사, 해독은 진핵생물과 유사하며, 물질대사, 세포분열, 세포벽합성은 세균과 유사한 것으로 보고했으나, 이 등은 원핵생물 (pro-karyote) 수준에서 보존적인 유전자의 수가 많지 않은 것으로 드러났다. 42개 원액생물 모두 보존적인 COG를 추출한 결과로 생각된다.
<h1>결과 및 토의</h1> <p>세균 (Bacteria)에 속하는 단백세균 (Proteobacteria)의 분류 단계별로 추가되는 COG를 비교한 보고가 있었다. 본 보고에서는 세균이 아닌 고세균에 속하는 해양성미생물인 Euryarchaeota의 유전적 조성을 분류 단계별로 COG를 이용하여 비교하였다. 비교대상으로 하는 게놈을 43 종의 미생물, 42종의 원핵생물 (prokaryote), 9종의 고세균 (Archaea), 8종의 Euryarchaeota, 5종의 marine Euryarchaeota 순으로 한정하면서 보존적 유전자의 수가 늘어나고 각 분류단계별로 특이적인 COG들이 추가로 보존적이라는 것을 확인할 수 있었다. 이는 비교하는 게놈의 수가 줄어들면서 공통적으로 보존적인 유전자의 수가 증가될 가능성이 높다는 점과 각 분류단계별로 특징적인 COG들의 추가에 의한 결과라고 할 것이다.</p> <p>Table 1에 9종의 고세균이 나타내는 전체 단백질의 수, orthologous 수, 보존적 유전자의 수와 비율을 나타나 있다. 강등은 원핵생물 42 종과 진핵생물인 효모 1 종 등 43 종의 미생물이 공통적으로 소유하는 보존적 COG를 검색하여 총 72 종의 유전자가 보존적이고, 전체 보존적 유전자 중 52 개 \( (72.2 \%) \) 가 단백질의 합성에 관여된 것을 밝혔다. 또한 42 종의 원핵생물에서는 3종의 COG가 추가되어 총 75종의 COG가 보존적인 것을 밝혔다. 9종의 고세균이 공통적으로 보유하는 보존적 유전자는 총 340개로 나타났다. Methanococcus jannaschii, Methano-bacterium thermoautotrophicum, Archaeoglobus fulgidus, Pyrococcus horikoshii 등 4종류의 고세균을 비교한 보고에서 543개의 COG가 공통적이라고 보고하였다. 본 연구에서는 Crenarchaeota를 포함한 9종의 고세균이 비교되었는데 게놈의 수가 늘어나면서 비교대상 게놈 모두에 존재하는 공통적 COG의 개수는 줄어든 결과라고 사료되었다.</p> <p>Euryarchaeota에 속하는 8종의 미생물에서는 보존적 COG가 46 개 증가하여 총 386 개의 COG가 보존적인 것으로 파악되었고 Euryarchaeota 각 종이 보유하는 orth-ologous에 대한 보존적 유전자의 비율은 \( 20.73 \sim 31.54\% \)로 나타나 Makarova 등이 보고 한 \( 31\% \sim 35\% \)와 차이를 보였다. 이러한 결과는 Crenarchaeota에 의한 영향과 전술한 비교대상 게놈의 수에 따른 영향을 나타내는 것으로 사료되었다. 보존적 유전자의 비율은 공통조상유전체의 진화적 안정성으로 생각할 수 있는데 단백세균(Proteobacteria) 수준에서는 총246개의 보존적 이었고 Rickettsia prowazekii, Buchnera sp. APS를 제외하면 \( 6.3 \sim 22.1 \% \) 로 나타났다. Gupta는 Gram 양성 세균에서 고세균과 Gram 음성 세균이 진화한 것으로 보고하였다. Gram 양성 세균 그룹에서는 총 468 개의 COG가 보존적이었으며 \( 16.26 \% \) (Bacillus halodurans)와 \( 41.27 \% \) (Mycobacterium leprae) 사이의 보존적 유전자 비율을 나타내어 진화적 안정성은 고세균이 높은 것으로 사료되었다.</p> <p>Fig. 2는 Euryarchaeota의 분류 단계별로 보존적인 COG의 기능과 개수를 나타내고 있다. 세균이나 진핵생물인 S. cerevisiae에는 없고 고세균에만 보존적인 265개의 COG를 기능분류별 (functional categories)로 보면 유전정보의 보존과 처리에 관여하는 COG가 총 94 개 \( (35.5 \%) \) 이고 세포작용에 관여하는 COG가 총 29 개 \( (10.9 \%) \)였으며 대사에 관여하는 COG가 총 82개 \( (30.9 \%) \) 로 전체 보존적 COG 중 유전정보와 물질대사와 관여하는 COG의 보존성이 높은 것으로 나타났다. 각각의 기능계열을 보면 전사관련 J계열 (59개), 조효소 대사관련 H계열 (23개), 기능을 알 수 없는 R계열 (38개)의 보존비율이 높은 것으로 드러났다. 이러한 결과로부터 고세균이 다른 생물군과 구별되는 독특한 생명체계를 이루고 있는 것을 사료할 수 있었다. Makarova 둥은 비교대상 게놈에 모두 존재하는 유전자들을 evolutionary stable core로 나머지 유전자들은 variable shell로 명명하였다. 게놈의 복제와 발현에 필요한 유전자들의 보존도가 높은 것은 본 연구 결과와 유사하였다. R계열은 현재까지 기능이 정확하게 밝혀지지 않은 것들이다. Fig. 2에서 알 수 있듯 물질대사에서 보존적 COG는 조효소 대사관련 H계열 (23개), 핵산 대사관련 F계열 (15개) 그리고 에너지 대사관련 C계열 (14개)로 나타났다. C계열 COG를 보면 Makarova 등은 종속영양생활을 하는 Pyrococcus horikoshii를 비교 대상에 포함하지 않으면 120개 정도의 유전자가 보존적이었고 그렇지 않은 경우는 50개 정도의 에너지 대사관련 유전자가 보존적인 것으로 밝혔다. 본 연구에서는 화학합성, 광합성, 종속영양으로 에너지 대사를 하는 것들이 포함되어 14개의 유전자만이 보존적인 것으로 나타났다. 이 등은 유전자보유 계통수를 분석하면서 고세균에서 halophile인 Halobacterium sp. NRC-1가 다른 고세균 그룹과 독립적으로 존재하는 것은 서식지에 따른 유전적 조성의 차이로 보고하였는데 서식지에 따라 에너지 대사 기구 등이 달라 보존적 COG의 수가 작은 것으로 사료되었다.</p> <p>Koonin 등은 고세균에서 복제, 전사, 해독에 관련된 단백질들은 진핵생물의 것과 유사하고 물질대사, 세포분열, 세포벽합성에 관련된 단백질들은 세균의 것과 유사한 것으로 보고하였다. 하지만 이 등은 원핵생물 (pro-karyote) 수준에서 보존적인 유전자의 수가 많지 않은 것으로 드러났다. 이는 이 등은 42개의 원핵생물 모두에 보존적인 COG를 추출한 결과로 사료되며, 본 연구에서도 비기대상 원핵생물의 수를 줄이면 보존적 COG의 수가 증가하는 것을 확인할 수 있었다 (데이타 생략).</p>