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2004-05-06 00:04:32 | Hit : 2921 | Vote : 858

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유전자의 변이속도를 계산하는 방법

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http://www.eurekalert.org/pub_releases/2004-04/uoc--tpr042904.php

병원체에서 느리게 변이가 일어나거나 아예 변이가 일어나지 않는 유전자는 대개 핵심적인 기능을 갖는 경우가 많아 항생제 개발의 목표가 되기도 한다. 반면에 껍질에 있는 단백질들과 같이 환경에 적응하기 위해 빠른 속도로 변이가 일어나는 유전자들도 있다. 이런 유전자들의 변이는 면역 시스템을 피하거나 항생제에 대한 내성을 갖도록 한다.

미국 하버드 대학의 Joshua B. Plotkin 박사를 비롯한 연구팀은 변이가 느리게 일어나는 유전자와 빠르게 일어나는 유전자를 찾아내는 방법을 개발하여 4월 29일자 “네이처”에 “Detecting selection using a single genome sequence of M. tuberculosis and P. falciparum”이라는 제목으로 발표하였다. 이 발견은 항생제 개발을 위한 목표 유전자를 찾아내는 데 유용한 도구가 될 것으로 생각된다.

지금까지 빠르게 변이가 일어나는 유전자를 찾기 위해서는 유사한 생물종들에서 동일한 유전자의 염기서열을 비교하여 분석해야만 했었다. 그러나 Plotkin 박사 연구팀은 한 병원체의 전체 유전체 염기서열을 통계적으로 분석함으로써 유전자들의 변이 속도를 측정할 수 있었다.

유전암호는 세 개의 뉴클레오타이드가 하나의 아미노산을 지정하도록 되어 있어 삼중암호로 불린다. 가능한 삼중암호의 수는 모두 64종류인데 그 가운데 세 개의 종결암호를 제외하고 나머지는 20종류의 아미노산에 대한 암호가 된다. 따라서 일부 아미노산은 여러 개의 암호에 의해 지정될 수 있다. 예를 들어 아르기닌의 경우 CGA, CGC, CGG, CGT, AGA, 그리고 AGG까지 6개의 암호에 의해 지정된다.

그러나 이 6개의 암호는 돌연변이가 일어날 가능성이 서로 다르다. 예를 들어 CGA에서 한 염기를 치환시켜 변이시킬 수 있는 암호는 모두 8가지이지만 이들 가운데 4가지는 다시 아르기닌이 된다. 그러나 AGA의 경우에는 두 가지만 아르기닌이 된다. 따라서 연구팀은 CGA의 변이 가능성은 4/8로, AGA의 변이 가능성은 6/8로 평가하였다. 이런 방식으로 Mycobacterium tuberculosis의 5,000 유전자와 Plasmodium falciparum을 대상으로 아미노산 코돈들의 변이 가능성을 계산하였다.

그 결과 빠르게 변이한 것으로 평가된 유전자들은 주로 면역반응을 일으키는 표면 항원들이었다. 아마도 이 유전자들은 빠른 속도로 변이가 일어남으로써 면역반응을 피할 수 있게 해주었을 것이다. 뿐만 아니라 연구팀은 이전에 밝혀지지 않았던 변이가 강력하게 일어나는 항원들도 발견하였다. 유전암호의 휘발성(codon volatility)을 측정하는 이 방법은 유전학의 새로운 도구가 될 수 있을 것이다.

출판날짜 20040429

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