변화가 적인 미시적 환경속의 미생물들은 조상들과의 공통점을 유지해왔다. 진화를 통한 공통조상 유전자는 유전체에 분포되어 있다. COG 알고리즘은 진화적 관점에서의 단백질 군 분석을 용이하게 하며, 기능 추측, 보존적 그룹에대한 체계적 연구등을 가능하게 한다. 본 연구에서는 미생물 유전체를 대상으로 gene pool에서 공통적으로 유지되는 유전자와 그 기능, 보존성 정도를 파악하고자 한다. 재료 분석에서는 NCBI의 공개서버에서 추출한 미생물 유전체와 COG 자료를 이용한다.
<p>변화하는 지구 환경에 적응하기 위해 다세포 생물들이 다양한 진화적 산물들을 획득하고 소실하며 조상의 유전적 형태에서 멀어져 갔지만, 변화가 상대적으로 적은 미시적 환경속에 서식하는 미생물들은 그들 조상과의 공통점을 오랜 시간 유지해 왔다.</p> <p>진화를 통하여 공통조상 유전자(ancestral gene)는 종분화 (speciation)와 복사(duplication)로 각 생물의 유전체에 분포하였으며, 각 생물체의 생명현싱은 전체 생물체의 공통현상과 각 분류단위별로 특이적 현상을 함께 띄게 되었을 것이다. 생명을 이해하기 위해서는 각 분류단위에 독특한 생명현상과 함께 모든 생명체가 공통적으로 나타내는 필수기능(housekeeping function)에 대한 이해가 긴요하다.</p> <p>Orthologs는 공통조상에서 종분화 되어 서로 다른 종(species)에 있는 유전자들의 집합이며, 동일 ortholog 내의 구성원들은 서열의 유사성과 기능의 동일성을 갖는다. Paralogs는 한 유전채내에서 특정 유전자의 복사로 생성된 유전자들의 집합으로, 복사된 유전자에 새로운 가능이 진화되어 구성원 상호간의 공통 기능은 거의 없다[12]. COG (Clusters of Ortho-logous Groups of protein)는 ortholog들에서 유래된 단백질의 집합으로 유사한 구조와 기능을 갖는 것으로 알려져 있다.</p> <p>각 COG는 하나의 유전체에서 유래된 각 단백질들과 다른 유전체들에 속하는 단백 질들 사이의 아미노산 서열 비교를 통하여 얻어지는데, 각 COG는 하나의 공통조상유전자(ancient conserved domain)에서 유래되어 3가지 이상의 생물에 분포하는 단백질들의 집합으로 간주할 수 있다.</p> <p>COG 알고리듬은 비기유전체학의 방법 중 하나이다. COG는 아미노산 서열이 유사한 각 단백질 군(protein family)에 대한 진화적 관점에서의 분석을 용이하게 하며, COG 알고리듬을 이용하여 미지의 단백질 기능 추측, 한 유전체에서 검출하지 못한 보존적 그룹에 대한 체계적 연구, 광범위 항생제의 연구 등이 가능하게 된다.</p> <p>미생물 유전체 43종을 COG 알고리듬으로 분석하여 비교 대상 모두에서 발견되는 보존적 유전자(conservative gene) 72개를 밝힌 보고가 있었는데[8], 본 연구에서는 66종의 미생물 유전체를 대상으로 미생물 유전자집합(gene pool)중 공통적으로 유지되고 있는 유전자들의 종류와 기능 그리고 보존성의 정도를 파악하고자 하였다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>재료</h2> <p>분석에 이용된 미생물 유전체(microbial genome)는 NCBI의 공개 서버에서 추출하였다. 유전체들은 2005년 1월을 기준으로 고세균(archaea) 21종, 진정세균(eubacteria) 197종 등 총 218종이었다. 미생물 유전자의 유사성에 관한 자료는 COGs에서 정리된 자료를 이용하였는데, 이들은 2005년 1월 현재 66종의 미생물 유전체에 포함된 총 144,324개의 유전자들을 4,873개의 COG 그룹으로 분류해 놓았다. Table 1은 실제로 분석한 자료인 66종의 미생물들이다. 단세포 미생물에 대한 COG 자료를 정리한 Unicellular cluster 공개서버에 서 각 미생물이 함유하고 있는 COG 자료를 확보하였고, 66개의 미생물 전체가 공통적으로 보유하고 있는 COG 종류 등도 파악하였다.</p>