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식물과 유사한 유전자를 지닌 말미잘 ?



 유전자 연구는 여러가지 예상하지 못했던 사실들을 알려주곤 합니다. 최근 비엔나 대학의 울리히 테크나우 (Ulrich Technau at the University of Vienna) 교수가 이끄는 연구팀은 말미잘 (Sea Anemone) 의 유전자 연구를 통해서 초파리와 인간, 그리고 말미잘의 유전자 조절 원리가 비슷하다는 사실과 더불어 (즉 이들이 6 억년전 쯤 공통 조상을 가지고 있다는 이야기) 놀랍게도 이들의 microRNA 가 식물의 것과도 유사하다는 증거를 발견했다고 합니다. 


 말미잘은 영어로는 바다 아네모네 (Sea anemone) 라고 하는데 생김새는 마치 식물 같을 때도 있지만 기본적으로는 동물에 속합니다. 강장동물문 (Cnidaria) 산호충강 (Anthozoa) 육방산호아강 (Hexacorallia) 해변 말미잘 목 (Actiniaria) 에 속하는 동물을 말미잘이라고 부르는데 이들은 바다에서 사는 자포동물의 일종으로 광합성 대신 다른 동물을 포식해서 살아가고 있습니다. 말미잘이 산호, 해파리, 히드라 등과 연관이 있는 동물이라는 것은 이전부터 알려져 있습니다.   



(말미잘과 니모 크라운 아네모네피쉬 Amphiprion ocellaris (Clown anemonefish) in Heteractis magnifica (Sea anemone) 


 그런데 연구팀이 Genome Research 에 발표한 논문 2편에 의하면 말미잘의 특정 유전자 중 일부가 식물의 것과 유사하다는 꽤 재미있는 결과가 나왔습니다. 지난 수십년간 여러 동물들의 유전자 지도가 그려지면서 알게 된 사실 중 하나는 인간 같은 복잡한 동물과 말미잘 같은 단순한 동물들이 유전자적인 복잡도에서는 생각보다 차이가 없다는 것이었습니다. 연구팀에 의하면 유전자의 '문법' 이라고 할 수 있는 조절 메카니즘에 있어 말미잘은 초파리나 더 복잡한 동물과 유사한 모습을 보여 아마도 이들이 6 억년 이전에 공통 조상을 가진 것으로 보인다고 언급했습니다. 


 여기까지는 그런가 보다 하는 내용인데 이들이 아주 짧은 조절 RNA 인 MicroRNA 를 분석한 결과 생각치 못했던 의외의 결과가 나왔다고 합니다. microRNA 는 타겟 RNA 에 붙어서 특정 유전자의 발현을 조절하게 됩니다. 여러 생물에서 수백개 이상의 microRNA 가 발견되었으며 인간에서는 모두 1000 개가 넘는 microRNA 가 발견되기도 했습니다. 일부 microRNA 는 암과도 연관이 있는 것으로 알려지고 있습니다. 


 microRNA 는 식물에도 존재하는데 이것들은 동물과는 상당히 다른 구조와 다른 작용 기전을 가지고 있습니다. 그런데 미국, 프랑스, 노르웨이 연구팀과의 협력으로 87 개의 microRNA 를 말미잘로부터 추출한 결과 의심할 바 없는 식물의 microRNA 와 유사한 구조가 발견되었다고 합니다. 이것은 다른 동물에서는 이제까지 발견된 적이 없었던 결과라는 것이 연구팀의 설명입니다. (예를 들어 말미잘에서 관찰된 HYL-1 이라는 microRNA 는 지금까지 식물에서만 발견되었으며 동물에서는 발견된 적이 없다고 합니다) 


 이것이 시사하는 바는 microRNA 자체의 진화는 식물과 동물의 공통 조상에서 유래했을 가능성이 있다는 것입니다. 따라서 그 후손들 중 일부는 비슷한 방식의 microRNA 를 가지게 되었지만 다세포 동물의 초기 진화 단계에서 말미잘과 다른 그룹이 갈라져 나오면서 말미잘을 제외한 다른 동물 그룹의 microRNA 가 진화한 것으로 추정할 수 있습니다. 


 이 두가지를 종합하면 유전자 조절의 복잡성의 진화는 말미잘과 다른 동물의 공통 조상에서 이뤄졌으며 이후 말미잘 그룹과 분리된 다른 동물의 조상이 동물 microRNA 방식을 진화시킨 것이 됩니다. 물론 이 내용은 앞으로 추가 연구를 통해 검증될 필요가 있지만 재미있는 연구 결과입니다. 이 연구에 의하면 바다 아네모네라고 지은 이름에 합당한 microRNA 를 가지고 있는 셈이니 말이죠. 


 참고 


Journal References:
  1. Schwaiger, M., Schonauer, A., Rendeiro, A.F., Pribitzer,C., Schauer, A., Gilles, A.F., Schinko, J.B., Renfer, E., Fredman, D., and Technau, U. Evolutionary conservation of the eumetazoan gene regulatory landscape. Genome Research, 2014 DOI: 10.1101/gr.162529.113
  2. Moran, Y., Fredman, D., Praher, D., Xi, L.M., Meng Wee, Z., Rentzsch, F., Zamore, P. Technau, U., and Seitz, H. Cnidarian microRNAs frequently regulate their targets by cleavage. Genome Research, 2014 DOI:10.1101/gr.162503.113



   
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