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과학기술부 21C 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업(단장 오태광)과 국가지정연구실사업의 해양미생물다양성 연구과제에 참여하고 있는 한국생명공학연구원 유전체연구센터 김지현(金志顯) 박사 연구팀과 한국해양연구원 부설 극지연구소 이홍금(李洪錦) 박사 연구팀은 우리나라 토착 해양미생물인 ‘하헬라 제주엔시스(Hahella chejuensis)’의 유전체 서열을 완전 해독하고 이 박테리아가 생산하는 적색색소인 ‘프로디지오신’이 적조(赤潮; red tide)를 유발하는 식물성 플랑크톤을 터뜨려 죽이는 것을 발견하였다고 발표하였다.

○ ‘하헬라 제주엔시스’는 이홍금 박사팀이 우리나라 최남단 마라도 바닷가의 바위표면에서 분리한 해양 미생물로서 우리나라 미생물학 분야의 원로인 하영칠 서울대학교 명예교수의 이름을 따서 국제미생물분류학회지에 ‘하헬라’라는 이름의 신속으로 보고한 바 있다. 이 미생물은 우리나라를 비롯한 북태평양 연안에서 문제를 일으키는 대표적 유해성 적조생물인 코클로디니움 폴리크리코이디스(Cochlodinium polykrikoides)를 죽일 수 있는 능력을 가지고 있다.

○ 이번 적조살상 미생물의 유전체 해독은 세계 최초로 이루어진 것으로 연구팀은 세균의 유전체 크기로는 챔피언급인 7백2십여만 염기쌍에 이르는 ‘하헬라 제주엔시스’(이하 ‘하제주’)의 유전체 전체 염기서열을 완전히 해독하여 6천7백여 개의 다양한 유전자들을 발굴하였다.  또한, 추가 분석을 통해 다당류 생산, 독소 생산, 펩타이드 생산, 철 이용, 운동성, 타입 Ⅲ 단백질 분비, 색소 생합성 등에 관련된 다수의 유전자가 다른 미생물로부터의 수평이동을 통해 도입된 외래유전자라는 것을 밝혔다.  이중에서 색소 생합성 유전자가 ‘프로디지오신’을 합성하는 것으로 예측되었고 이는 유전자 기능 및 색소 구조 분석을 통해 최종 확인되었다.

 

○ ‘하제주’가 적조미생물을 죽이는 것을 발견하고 이로부터 살조색소의 존재를 밝힌 극지연구소 극지바이오센터장 이홍금 박사는 “바다는 유용 자원의 보고”라고 하며 해양생물자원의 무한한 활용 가능성을 강조하였고 구조 분석을 통해 이 색소가 ‘프로디지오신’이라는 물질임을 동정한 생명연 이충환 박사는 ‘‘프로디지오신은 수 세기 동안 연구되어 생리작용이 잘 알려진 물질이지만 적조살상 효과는 이번에 처음으로 밝혀진 것”이라고 하였으며  ‘하제주’의 유전체 해독 및 분석을 주관하고 색소 유전자로부터 ‘프로디지오신’ 생산을 예측한 김지현 박사는 “이번 연구는 미생물 유전체 분석을 통한 빠르고 효율적인 생물자원 발굴(bioprospecting)의 좋은 사례”라고 밝혔다.  

○ 또한, 이번 연구 성과에 대해 사업단장 오태광 박사는 “현재 전 세계적으로 황토를 살포하여 적조생물을 흡착하여 바다 밑으로 가라앉히는 것이 거의 유일한 방제수단인 현 상황에서

   ‘하제주’ 및 이 미생물이 생산하는 살조물질의 발견은 효과적인 적조방제를 위한 대안을 제시했다는 데에서 큰 의의가 있으며 전문연구기관 간 공동연구의 측면에서도 좋은 모델이 될 것”이라고 평하였다.

 

○ 이 연구결과는 생명과학 분야 저명 전문저널인 Nucleic Acids Research 2005년 마지막 호에 실렸고 연구팀에서는 ‘프로디지오신’의 살조효과 및 합성유전자에 대한 국내 특허 및 PCT 국제 특허 출원을 완료(2005. 12. 20)하였으며 현재 후속 논문 및 현장실험을 준비중이다.    한편, ‘하제주’의 유전체 정보는 사업단 미생물유전체정보기지 홈페이지(GEM; www.gem.re.kr)에서 열람할 수 있다.