'담배 표준유전체 구축' 고부가가치 기능성 소재 생산 발판

생명연, 니코티아나 벤타미아나 고품질 표준유전체 제작 성공

한국생명공학연구원(이하 생명연)은 식물시스템공학연구센터 신아영‧권석윤 박사 연구팀이 고부가가치 소재 생산에 활용할 수 있는 담배류 식물의 표준유전체를 구축했다고 22일 밝혔다.

이를 통해 담배를 활용한 식물백신과 기능성 물질 등 소재연구 활성화가 기대된다.

최근 유전자 재조합 기술이 발달하면서 식물을 단순한 식량 공급수단으로 여기던 기존과 달리 식물 유전자를 활용해 새로운 물질이나 기능을 생산하는 플랫폼으로써 이용하는 연구가 폭넓게 진행되고 있다.

하지만 식물 유전체 정보를 활용하려면 대표 품종의 유전자 정보인 표준유전체가 필요하고, 표준유전체는 개체 간 차이를 비교할 때 기준이 되기 때문에 정보의 완성도와 정확도가 중요하다.

이에 연구팀은 차세대 염기서열 분석법(NGS)으로 담배류 식물 ‘니코티아나 벤타미아나(이하 벤타미아나)’의 고품질 표준유전체를 제작했다.

니코티니아 벤타미아나. 한국생명공학연구원

벤타미아나는 키우기 쉽고 성장이 빠르면서 병원성 박테리아에 대한 반응성이 높아 진단용 시약이나 백신 등을 만드는 데 사용된다.

그동안 유럽과 호주를 중심으로 벤타미아나 표준유전체 구축이 추진됐지만 복잡한 유전체구조 때문에 이를 식물합성생물학 연구에 활용하기에는 정확성이 낮았다.

연구팀은 3세대 염기서열 분석법인 ‘나노포어 서열분석법’으로 고품질 벤타미아나 표준유전체를 완성했다.

니코티니아 벤타미아나 유전체 모식도. 한국생명공학연구원

연구팀은 2.76기가바이트에 달하는 유전체 정보를 해독해 총 4만 6,215개의 유전자를 발굴, 기존 표준유전체 오류를 크게 개선했다.

나노포어 서열분석법은 핵 DNA를 손상 없는 긴 상태로 추출해야 고품질 유전체 정보를 생산할 수 있다.

이에 이번 연구 제1저자인 과학기술연합대학원대학교(UST) 한국생명공학연구원스쿨 고서린 박사과정은 고순도 고분자 식물 핵 DNA 추출법을 고안해 유전체 해독의 정확도를 높였다.

신 박사는 “이번 연구는 벤타미아나의 고품질 표준유전체 구축으로 식물합성생물학의 연구기반을 제공한 것”이라며 “향후 담배식물 개량을 통한 합성생물학 기반 유용 단백질과 물질 생산증대 연구 등 산업에 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한국생명공학연구원 식물시스템공학연구센터 연구팀. 한국생명공학연구

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com