실험동물 ‘아프리카발톱개구리’ 유전체 해독

UNIST 연구팀 <네이처>에 보고…4배체 동물 진화 비밀 풀어
인간 유전자 기능 탐색·암 등 질병 연구 모델 기대

권태준 울산과기대 생명과학부 교수가 수조 안에 있는 아프리카발톱개구리를 보며 웃고 있다. 울산과기대

국내 연구진이 포함된 국제 공동연구팀이 100여년 동안 실험동물로 애용돼온 ‘아프리카발톱개구리’의 유전체(게놈)를 해독해 <네이처>에 보고했다.

울산과학기술대(UNIST) 생명과학부의 박태준 교수 연구팀은 19일 “한국과 미국, 일본 등 7개국 60여명이 참여한 국제 공동연구팀이 7년 연구 끝에 아프리카발톱개구리의 유전체를 완전 해독하고 4만여개의 유전자 정보를 확보했다. 인간 유전자 기능을 찾아내거나 암 등 인간 질병을 연구하는 새로운 모델로 활용하는 데 유용할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 권 교수가 3명의 논문 제1저자 가운데 하나로 등록된 논문은 과학저널 <네이처> 19일(현지시각)치에 실렸다.

아프리카발톱개구리. 출처=위키피디아

아프리카발톱개구리는 체외 수정으로 한번에 지름 1㎜의 큰 알을 수백개씩 얻어 번식하기 쉬울 뿐만 아니라 유전자 발현 조절도 수월해 척추동물의 발생 과정에서 중요한 유전자를 연구하는 발생학, 세포생물학, 생화학 등 여러 분야 연구에 널리 쓰여왔다. 진화적으로도 가장 널리 쓰이는 실험쥐와 최근 사용이 크게 늘고 있는 제브라피쉬 사이를 채워줄 중요한 네발동물 모델로 쓰이고 있다. 2012년에는 아프리카발톱개구리로 체세포 핵치환 실험을 해 “성세포가 다시 배아세포가 될 수 있다”는 것을 규명한 존 고든 경이 노벨생리의학상을 받았다.

그러나 아프리카발톱개구리의 유전체 해독은 쉽지 않았다. 인간 등 동물들은 부모한테서 염색체 그룹을 하나씩 물려받아 2개의 염색체 그룹(2배체)을 갖는 반면 아프리카발톱개구리는 부모한테서 2개씩 염색체 그룹을 받아 염색체 그룹이 4개(4배체)여서 유전체 분석이 까다롭다. 논문이 나오는 데 7년이나 걸린 이유다.

아프리카발톱개구리는 크기가 큰 L염색체 1쌍과 크기가 작은 S염색체 1쌍 등 모두 4개 그룹으로 된 9개의 염색체(아래 그림 참조)를 갖고 있는데, 연구팀이 염색체의 디엔에이 반복서열을 분석한 결과 L염색체 9개와 S염색체 9개가 각각 다른 종에서 유래했다는 사실이 밝혀졌다. 디엔에이 반복서열은 종을 구분하는 중요한 지표로 쓰인다. 또 염색체 안에 흔적만 남아 있는 유사유전자를 분석해 2배체인 서양발톱개구리와 아프리카발톱개구리의 조상이 4800만년 전에 분화했다는 사실을 알아냈다. 2배체를 이루던 두 종의 유전체가 1700만년 전에 합쳐져 지금의 아프리카발톱개구리가 탄생했다는 것도 밝혀냈다.

권태준 교수는 “그동안 식물에서만 볼 수 있었던 4배체 유전체를 동물에서 최초로 확인했다는 의미가 있다. 진화를 통해 새로운 유전자가 생성되는 과정을 연구하거나 암·선천성 기형처럼 배체수 변화가 흔히 나타나는 질병을 연구하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

이근영 선임기자 [e-mail]

4배체인 아프리카발톱개구리 염색체.