국립환경과학원(원장 금한승)이 낙동강에서 녹조를 유발하는 유해남조류의 전장유전체 유전정보를 국내 최초로 분석(whole genome sequencing)에 성공, 관련 유전정보를 미국 국립생물공학정보센터(NCBI)에 최근 등록했다.

전장유전체는 생물이 가진 유전자의 전체 지도로서, 크게 특정 형질로 생성되는 구간(부분 유전자 서열; partial CDS)과 생성을 조절하는 구간(비번역 영역; UTR)으로 구분된다.

유해남조류는 환경부에서 상수원수의 안전성(조류경보제 대상)을 확보하기 위해 지정한 마이크로시스티스, 아나베나, 아파니조메논, 오실라토리아 속 등 남조류 4속을 의미하며, 이들 남조류가 대량으로 늘어나면 독소물질(마이크로시스틴 등)이 나온다. 

국립환경과학원 낙동강물환경연구소는 2015년부터 최근까지 낙동강 전역에서 유해남조류 29종을 확보하여, 이들 중 낙동강에서 가장 빈번하게 출현하는 6종의 전장유전체 정보를 밝혀냈으며, 6종 중 4종의 전장유전체 정보는 지난 10월 말에 공개됐다.

나머지 2종의 전장유전체에 대한 정보도 11월 말에 공개될 예정이며, 공개된 정보는 미국 국립생물공학정보센터에서 확인할 수 있다.

그동안 연구진은 짧은 구간의 부분 유전자 서열(partial CDS)을 통해 특정 형질의 유전자 존재 여부만을 확인했으나, 이번 전장유전체 분석을 통해 녹조를 일으키는 유전자 전체 종류와 기능을 밝혔으며, 이를 통해 생리 생태적 형질 발현의 조절에 대한 전 과정을 파악할 수 있는 기반을 마련했다.

DNA 염기서열은 크게 단백질을 암호화하는 유전자 서열(CDS, coding sequence)과 이들 유전자 사이에 존재하는 비암호화 서열(non-coding sequence)로 구분된다.

부분 유전자 서열(partial CDS)은 비번역 구간(UnTranslated Region, UTR)을 제외한, 단백질 구성정보(형질의 존재)가 포함된 구간만을 의미하며, 따라서 부분 유전자서열(partial CDS)로는 형질의 존재 여부를 알 수 있을 뿐, 형질의 발현 여부를 알 수 없다.

특히 비번역 구간(UnTranslated Region, UTR)에서 발생하는 유전적 변이를 확인할 수 없기 때문에 유전체에서 시작되는 모든 대사활동을 검증하기 위해서는 전장유전체 정보가 필요한 것이다.

국립환경과학원 박지형 낙동강물환경연구소장은 “이번에 공개한 전장유전체 정보를 활용하여 낙동강에서 녹조로 인한 독소, 냄새물질 발생 가능성을 예측하거나, 유전자 변이를 통한 녹조 발생 기원 추적 등을 통해 녹조 발생 기작(메커니즘)을 유전자 수준에서 규명할 수 있게 됐다”고 말했다.

박 소장은 아울러 “남조류가 생산하는 유용 물질(색소 등)의 탐색까지 다양한 기술 개발에도 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.