동물의 장내에도 존재하는 ‘메탄 생성 미생물(이하 메탄생성균)’ 유전자 중 메탄 생성에 영향을 미치는 유전자가 밝혀졌다. 축산업에서 배출되는 주요 온실가스인 메탄을 감소시키는데 활용하고, 메탄생성 세균을 개량해 대기 이산화탄소로부터 수소를 생산하는 기술에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
한국생명공학연구원(원장 오태광) 바이오화학연구센터 윤성호 박사팀과 미국 시스템생물학연구소 니틴 발리가 교수팀, 미국 워싱턴대 존 레이 교수팀은 공동연구에서 가상세포 모델을 이용해 메탄생성균 중 하나인 ‘메타노코쿠스 메리폴루디스’에서 메탄생성경로에 관여하는 특정 유전자를 규명했다고 15일 밝혔다.
지구 초기 생명체 중 하나로 여겨지는 메탄생성균은 소, 염소 등 반추동물을 비롯해 사람 장내에도 존재하는 메탄을 생성하는 미생물이다. 유기물을 분해하는 과정에서 대량의 메탄가스를 배출한다. 이로 인해 지구온난화 주범 중 하나로 꼽힌다.
공동 연구팀은 가상 세포모델을 이용해 메타노코쿠스 메리폴루디스 유전체를 재해석하고, 전체 유전자 발현 정보를 다양한 메탄생성 및 수소이용 조건에서 확보해 유전자 조절 가상 네트워크를 재구성했다. 가상 네트워크에서 메탄생성과정은 ATP 생성, 탄소원 이용, 운동성 등 적어도 5개 이상의 다른 생체작용과 연관돼 있고, 많은 조절인자에 의해 조절되는 것이 나타났다.
연구팀은 이 중 두 개의 조절인자를 유전자 결손 실험을 통해 실제 메탄생성과정에 중요한 역할을 하는 것을 증명했다.
윤성호 박사는 “메탄생성균의 전체 유전자 조절 네트워크를 통한 메탄생성경로 조절 기작 설명은 복잡한 생명현상을 컴퓨터상의 가상세포모델을 이용해 밝힐 수 있음을 입증하는 대표적 연구 사례”라며 “특히 메탄생성균과 같이 실험이 까다롭고 균주 조작이 어려운 생명체인 경우 효용 가치가 증대된다”고 밝혔다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
